Сонячна панель проти вітряка за $100: експеримент показав несподіваний результат

Блогер Алекс Біл з каналу Footprint Hero вирішив з’ясувати, що ефективніше генерує енергію у звичайному дворі — сонячна панель чи вітрова турбіна, якщо бюджет на кожну — $100. Результати тестування виявилися драматичними та далекими від очікувань автора.

Що можна купити за $100

• Сонячна панель: За цю суму Алекс отримав 100-ватну панель від бренду Renogy. У комплекті — тільки сама панель та гарантійна карта;
• Вітрова турбіна: Набагато більше складових — п’ять лопатей, “голова” турбіни, кріплення, контролер вітру, металевий циліндр для монтажу та купа дріб’язку. На папері турбіна на 500 Вт здатна виробляти у п’ять разів більше енергії, ніж панель.

Підключення сонячної панелі виявилося елементарним — просто з’єднати її з портативною електростанцією через кабель. З турбіною все складніше.

Алекс спробував “розумний” спосіб підключення: з’єднав проводи турбіни з входом контролера вітру, а вихід контролера — з кабелем для сонячного заряджання. Контролер перетворює змінний струм від турбіни у постійний 12В або 24В. При обертанні лопатей вручну мультиметр показував напругу — спочатку 55 мВ,

потім 4В, далі 1,3-1,4В при швидшому обертанні.

Але при підключенні до електростанції — нічого. Навіть при найшвидшому можливому обертанні вручну.

Проблема: Виявилося, що контролер вітру, як і більшість контролерів сонячного заряду, спочатку потребує підключення до джерела живлення. Порти сонячного заряду на електростанції тільки приймають енергію, але не віддають її. Довелося підключати через 12-вольтову батарею, як і вказано в інструкції.

Монтаж обладнанняСонячна панель: Алекс встановив її на спеціальній підставці за $40, яка тримає панель над землею (щоб трава не затіняла) та дає свободу руху. Панель направлена на південь (північна півкуля) під кутом 30° — оптимально для Теннессі в цей період року. Підключення зайняло хвилини.

Вітрова турбіна: Справжня головоломка. Інструкція рекомендує висоту монтажу 6-8 метрів — це два поверхи! Уявіть бетонну основу для такої конструкції. Департамент енергетики США радить встановлювати турбіну якомога далі від перешкод — пагорби та дерева на відстані до милі, окремі дерева та будівлі в радіусі 500 футів можуть впливати на роботу.

У звичайному дворі це нереально. Тому Алекс закріпив турбіну на даху сараю на висоті близько 10 футів (3 метри). Додаткові витрати: $50 на дріт та металеву трубу. В інструкції сказано приварити з’єднувальну муфту, але автор просто використав болти.

Початкові виміриДень 1 (переважно сонячний):

• Сонячна панель: 79 Вт за даними електростанції (77 Вт за ват-метром)
• Прогноз вітру: швидкість 0-5 миль/год, пориви до 11 миль/год

За графіком на сайті Vivor, 11 миль/год (≈5 м/с) мали б давати близько 50 Вт. Алекс налаштувався скептично після попередніх тестів, але зберігав надію.

Швидкість вітру біля турбіни: 1,5 миль/год. Турбіна навіть не обертається. За інструкцією, стартова швидкість — 2,5 м/с (5,6 миль/год). Контролер горить — все підключено правильно, але ват-метр показує 0 Вт.

Результати першого дня:

• Сонячна панель: виробила 75 Вт·год (за електростанцією), зарядила її з 7% до 14%
• Вітряк: 0 Вт·год, максимальна потужність 0 Вт

День 2: обіцяли вітерПрогноз обіцяв пориви до 30 миль/год — ідеальні умови для турбіни. Вранці дешевий ват-метр на сонячній панелі вийшов з ладу (на щастя,

є дані з електростанції). День виявився хмарним, очікувався дощ.

Опівдні почалися сильні пориви вітру — турбіна нарешті розкрутилася до найбільшої швидкості за весь час. Алекс кинувся перевіряти показники.

Результат: Нічого. Нуль ват.

За графіком виробника, при поривах 30 миль/год (13,4 м/с) турбіна мала б видавати 400-450 Вт — майже максимум. Насправді — абсолютний нуль.

Фінал дня 2:

• Сонячна панель: 222 Вт·год за хмарний день, зарядила електростанцію до 32%
• Вітряк: 0 Вт·год у найвітряніший день за тижні

Останній шанс: повітродувкаАлекс вирішив “дістати важку артилерію” — садову повітродувку на шість рівнів потужності, яка розганяється до 120 миль/год.

Рівень 1: Турбіна ледь-ледь крутиться. 0 Вт.

Рівень 3: Обертання помітне. Алекс навіть розкрутив лопаті вручну спочатку, щоб полегшити старт. 0 Вт.

Рівень 6: Анемометр не може виміряти швидкість — занадто велика. Турбіна крутиться найшвидше за весь час. Нарешті ват-метр показав щось відмінне від нуля!

Максимальна потужність: 0,5 Вт

Не 50, не 5 — половина вата. При ураганній швидкості від промислової повітродувки.

Чому турбіна не спрацювала

Алекс звернув увагу на постійні зміни напрямку та швидкості вітру за показниками анемометра. Діаграма Департаменту енергетики показує, як навіть невелика перешкода створює величезну зону турбулентного повітряного потоку. З усіма будівлями, деревами та іншими об’єктами навколо будинку турбіна просто не отримувала стабільного потоку повітря.

Підсумки за 2,5 дніВітрова турбіна за $100:

• Максимальна потужність: 0,5 Вт
• Загальна вироблена енергія: 0 Вт·год
• Додаткові витрати на монтаж: ~$50

Сонячна панель за $100:

• Зарядила електростанцію з 7% до 57%
• Загальна вироблена енергія: 594 Вт·год
• Цього достатньо для роботи звичайного холодильника 8-12 годин

Алекс зазначає, що погодні умови для сонця були поганими. У середньому в його регіоні така панель виробляє 400-500 Вт·год на день — тобто результати можуть бути ще кращими.

Для звичайного дворогосподарства сонячна панель виявилася абсолютним переможцем. Вітрові турбіни можуть працювати, але вони надзвичайно залежні від місця розташування — потрібна відкрита місцевість без турбулентності, ідеально на значній висоті. У типових умовах приватного будинку з деревами, будівлями та іншими перешкодами навколо вони практично марні, навіть якщо виглядають круто на даху.

Запис Сонячна панель проти вітряка за $100: експеримент показав несподіваний результат спершу з'явиться на ProstoMob.