Q-gerðar vindorkuver + bændagardur: Lykillinn að sjálfstæði á orkusviði

Í nýustu tíð hefur viðskiptavinur frá Bandaríkjunum hafði samband við okkur. Hann rekur eigin bæjarstöð, sem er um þrjú kílómetra fjarri næstu opinberu rafmagnsnetinu. Því miður mun það kosta mikla peninga að tengja bæjarstöðina við opinbert rafmagnsnet í þessum fjarlægðum. Ef hann gerir það ekki getur hann ekki notað rafmagnsnotkunartæki eins og ljós, kæliborð og sjónvarp á ótrufan hátt, sem hefur alltaf verið áhyggjuefni hans.

Á meðan þarf fjölskyldan hans á köldum mánuðum að stóla á rafmagnsgrunnvörmu og straumhitað vatn til hitunar. Þar af leiðandi mun dagleg rafmagnsnotkun hans ná 15–20 kílowattstundum. Um nóttina, þegar allt hitunarbúnaðurinn er í gangi samtímis, getur hámarksrafmagnsnotkunin á augnablikinu jafnvel hækkað upp í 5 kílowatt í einu. Þetta krefst ekki aðeins meiri rafmagnskostnaðar, heldur býður það líka upp á öryggisvandamál. Þess vegna þarf hann bráðlega að breyta þessari staða.

Eftir að ég heyrði lýsingu viðskiptavinarins á þeim tíma kom í hug mér strax hugmynd: þetta er einfaldlega frábær notkunarsvið fyrir Q-gerðar vindorku. Það eru tvö hlutir sem viðskiptavinarnir hafa mest af vandræðum með: fyrst, daglegur rafmagnsnotkunur á degi, svo sem ljós, kæliskaflar og sjónvarp, notar í raun ekki mikið rafmagns; annað er hitunin á vetri, rafhitun gólfanna ásamt bráðabakandi vatnsvarmi, sem er kveikt á hámarki 5 kílowatt á nóttinni, og heildarrafmagnsnotkunin er 15–20 kWh á dag. Þessi gögn eru mjög mikilvæg. Þau segja okkur tvo hluti: fyrst, að hámarksrafmagnsnotkunin er á vetri á nóttinni; annað, að hámarksrafmagnsnotkunin er ekki sérstaklega há og getur verið fullkomlega tryggð með einum miðstórum off-grid kerfi.

Kjarninn í áætluninni sem ég mælti með fyrir hann er Q-gerðar vindorku. Hvers vegna velja Q-gerðina? Vegna þess að svæðið í kringum bæinn er venjulega frekar opið og vindstöðullinn góður, en hefðbundin þrjáblöðungar vindorka krefst hárra vindhraða, er hátt hljóð og viðhald hennar er flókið. Q-gerðin er lóðrétt ásgerð og byrjar að snúast við lága vindhraða – vindurinn getur snúið hana við um 2 m/s og hún er ekki viðkvæm fyrir breytingum á vindstefnu. Ef óreglulegur vindur kemur fram vegna skúranna og trjáanna í kringum bæinn getur hún samt framleitt rafmagn á áreiðanlegan hátt. Mikilvægara en allt annað er að hún er þögul og mun ekki gera viðskiptavini ófærilega til að sofa vegna "brumunnar" á nóttunni.

Eftir staðsetningu viðskiptavinarins er meðalárlegur vindhraði á miðvestur-bæjum í Bandaríkjunum um það bil 4–5 m/s. Q-gerðar vindorkuver með aflstyrk 5 kW, í samspili við viðeigandi rafhlaðupakka, getur fullnægt óvirkum áhrifum á toppálagi 5 kW. Ég reiknaði út reikning fyrir hann: á veturna er rafmagnsnotkunin 20 gráður á dag og náttúrleg hitaveita er beitt á fyrri hluta næturs, um 4–5 klukkustundir. Í þessum tímabilum getur vindorkuverið, ef vindurinn blæs stöðugt, ásamt rafhlaðuútgáfu, fullnægt öllum þörfum. Minna rafmagn er notað á degi og aukarafræði er geymt í rafhlaðunni til að mynda lokaðan hring.

Auðvitað er ekki nógu öruggt að treysta einungis vindorku. Ég ráðlegg að hann bæti við sett af litlum sólkerfum – ekki fyrir aðalafurðun, heldur sem viðbót. Það eru samt ávallt sólugar dagar án vind og sólkerfi fylla þennan bil. Með lifepo4 rafhlaðupakka er geymslueiginleikinn á 10 kWh meira en nóg um daginn. Völdum hlaðnara með hreinna sinusbylgju, um 8 kW, og öruggi og stöðugleiki eru tryggðir.

Í því tilviki kostnaðar er það sem viðskiptavinir eru mest áhyggjufullir af „hversu mikið spara má á rafmagnsnetinu“. Að draga rafmagnsnet yfir þrjá kílómetra langt, með ámati frá símaströndum, rafmagnsvarpum og uppbyggingu, kostar að minnsta kosti túsundir dollara. Og sett af 5 kW Q-gerðar vindorku, 5 kW sólarpanelum og 10 kWh rafmagnsgeymiskerfi kostar samtals tæknin, uppsetningin og bygging á undirlaginu að minnsta kosti helminginn minna en rafmagnsnetið. Þetta kerfi getur einnig verið notað í 15–20 ár án vandamála. Á þessum tíma er næstum engin viðhaldsþörf, nema stundum að smyrja áhrifavindorkuborðið og athuga staða rafhlaupanna. Rafmagnsreikningur? Núll.

Það mikilvægasta er öryggi. Viðskiptavinurinn kringlaði allar hitaeiningarnar samtímis á nóttinni, sem var jafngilt því að átta rafmálskerfið í hámarksálag. Gamlar rafleiðslur og rafstöðvar voru þess vegna auðveldlega ofhitnar og gátu orsakað eldsváðu. Þegar off-grid kerfið er hannað er það útbúið með yfirburðum miðað við hámarkstöðu á 5 kW. Rafmagnsmyndarinn hefur vernd gegn ofhleðslu, rafhlaðan hefur hitastýringarstjórnun og greinastýring – til dæmis eru gólffyrir hitun í svefnherberginu og gólffyrir hitun í borðstofunni skipt um hálf klukkustund, sem lækkar hámarkstöðuna. Á þennan hátt er kerfið ekki bara nægilegt, heldur einnig öruggara en upphaflega borgarafmálsáætlunin.

Við segðum þessar greiningar við viðskiptavininn eina fyrir einu og hann var strax spennandi. Að lokum spurði hann: „Ef hitunin er ekki kveikt á sumrinu, hvað gerist þá með auka rafmagninu?“ Við svarðum með bros að bæta við rafhitara eða litlum rafhleðslustöðvum til að nota rafvélar á búðinni og framtíðar rafbifreiðir væri alls ekki waste.

Þessi tilvik er í raun mjög típíska. Margir hugsa um „að setja upp fleiri rafhlaður og leggja meira sólarhröðun“ þegar rætt er um að hætta notkun netkerfisins, en þeir hunsa oft ávinninginn sem vindorka veitir á nóttinni og á vetrinum. Q-gerðar vindhjól + sólarhröðun + orkugeymsla, þessi samsetning af „landspeglageymslu“ er lykillinn til að fjarlægum búðum ná fullri sjálfsforséðu í orku.