Вы можете использовать силу солнца на своей ферме или небольшом приусадебном участке различными способами. Выработка собственной энергии с помощью солнечных (фотоэлектрических) или ветряных турбин может помочь вашему хозяйству стать производителем энергии в той же степени, что и производителем продуктов питания или волокна. В зависимости от размера системы и количества энергии, необходимой для работы вашего предприятия, такие системы могут привести к тому, что вы сможете отказаться от счетов за электроэнергию или даже получить возмещение от местного коммунального предприятия, как это делаем мы.
Живя ‘вне сети’, мы не имеем в виду отключение от нее. Скорее, мы используем сеть как более доступное и удобное хранилище для выработки электроэнергии. Только в редких случаях – для удаленных объектов или для любителей выживания – действительно автономная система имеет экономический смысл из-за постоянных затрат на батареи, необходимые для хранения электроэнергии.
Нет причин, по которым установка системы возобновляемой энергии должна отличаться или быть сложнее, чем строительство домика или покупка трактора. Конечно, вам придется выучить несколько новых жаргонных слов, рассмотреть некоторые технические аспекты и, конечно, сделать инвестиции. Но после проведения первоначальных работ вы сможете обеспечить свою усадьбу возобновляемой энергией в течение нескольких месяцев.(Вы также можете рассмотреть возможность сдачи земли в аренду разработчикам солнечных батарей). С финансовой точки зрения переход на такую систему является своевременным: Многие федеральные и государственные льготы для таких систем истекают или будут постепенно отменены в ближайшие годы.
Сохранение и эффективность на первом месте
Независимо от того, какую систему возобновляемой энергии вы рассматриваете, сначала необходимо оценить каждый аспект использования энергии в вашем хозяйстве и доме. Экономия и использование энергоэффективного оборудования гораздо более рентабельны, чем установка системы возобновляемой энергии, часто в соотношении три к одному; на каждый $1, потраченный на эффективность, вам придется потратить $3 на производство возобновляемой энергии. Осмотрите каждый прибор и убедитесь в его энергоэффективности. Приборы должны быть сертифицированы Energy Star или иметь размер, соответствующий их использованию. Все освещение должно быть светодиодным или компактным люминесцентным.
Далее изучите способы экономии энергии на вашей ферме. Можете ли вы обойтись без кондиционеров и использовать вместо них вентиляторы? Возможно, вы уже сушите белье на линии, а не используете энергоемкую сушилку для белья. Заполнены ли у вас холодильник и морозильная камера, или вы можете отключить ту, которая редко используется? Хотя это и не входит в рамки данной статьи, вы также можете снизить потребление энергии и использовать обильное солнечное излучение там, где вы живете, установив солнечную тепловую систему. Такие системы собирают солнечное тепло и используют эту энергию для нагрева воды или обогрева дома с помощью внутрипольной системы отопления. То же самое можно сказать и о дровяном отоплении с помощью дровяной печи, сертифицированной EPA, если вы живете там, где можно легко найти срубленные деревья лиственных пород.
В своей оценке учитывайте энергию, которую вы можете использовать в будущем. Многие люди, установившие такие системы, перешли на различные перезаряжаемые электроинструменты, газонокосилки и даже подключаемые электромобили.
Общее энергопотребление фермы, или нагрузка, суммируется местным коммунальным предприятием в киловатт-часах по месяцам в вашем счете. Эта информация необходима для определения размера системы, которая будет удовлетворять вашим потребностям после того, как вы исчерпаете все усилия по экономии и повышению эффективности. Если вы работаете в CSA по продаже свежих овощей и имеете холодильник или замораживаете много мяса, ваша нагрузка может потребовать значительно большей системы возобновляемой энергии
Основы систем возобновляемой энергии
Независимо от того, хотите ли вы использовать систему возобновляемой энергии, чтобы уменьшить или устранить расходы на электроэнергию, уменьшить загрязнение окружающей среды в результате сжигания ископаемого топлива или помочь смягчить последствия изменения климата, выработка собственной энергии на ферме – это отличный шаг к повышению самообеспеченности и устойчивости.
Вы установите систему, состоящую из различных элементов оборудования, которые работают слаженно. Из-за стоимости батарей автономных систем и сложностей с их обслуживанием большинство фермеров выбирают систему с привязкой к сети, в которой они могут использовать сеть в качестве резервной, чтобы ‘хранить’ излишки выработки, когда они производят больше, чем используют в течение определенного времени.
Когда ваша система не удовлетворяет ваши потребности в электроэнергии, вы просто берете электроэнергию из сети, как обычно. Часто для отслеживания этого процесса устанавливается двунаправленный счетчик, хотя в доме ничего не изменится: свет не будет мерцать или тускнеть. В связи с изменениями в оплате коммунальными службами избыточной генерации, размеры большинства систем определяются потребностями фермерского хозяйства в электроэнергии; нет никакой выгоды в перепроизводстве.
Солнечная электрическая система включает в себя четыре ключевых компонента:
- фотоэлектрические (ФЭ) панели,.
- инвертор, который подключается через ‘главную’ панель вашей фермы к электросети.
- стоечная система для надежного крепления модулей к конструкции, и.
- то, что известно как ‘баланс системы’, который относится к остальным проводам, выключателям и молниеотводам, которые делают вашу систему безопасной и соответствующей нормам.
В ветроэнергетической системе турбина заменяет модули для производства электроэнергии, причем турбина размещается на башне, а не на стойке. Инвертор преобразует электроэнергию, вырабатываемую системой, в переменный ток коммунальной частоты, чтобы соответствовать тому, что предоставляется коммунальными службами и используется вашими приборами.
Размер системы определяется номинальной мощностью в киловаттах (кВт) ветрогенератора или объединенной группы фотоэлектрических модулей (называемой солнечным массивом). Чтобы внести путаницу, то, что вы производите, измеряется в киловатт-часах (кВт/ч). Ветряная турбина мощностью 10 кВт может производить на определенном участке 10 000 кВт/ч в год; но солнечная батарея мощностью 10 кВт может производить 13 000 кВт/ч на том же участке, если модули расположены под углом и так далее.
Каждая система уникальна, ее размер соответствует потребностям фермы или бюджету, она подходит для участка, географического положения и потенциала производства энергии. Отличная новость? Большинство компаний, которые вы наймете, выполняют большую часть оценки участка и определения размеров системы в рамках предоставления сметы на проект. Эти монтажники используют различные инструменты и национальные данные, чтобы сделать удивительно точные определения производства по месяцам и годам для вашего участка.
С ростом числа систем возобновляемой энергии, устанавливаемых по всей стране, становится все проще установить одну из них. Для любого типа системы необходимо соглашение о подключении с местным коммунальным предприятием, поскольку вы будете использовать сеть для хранения избыточной генерации. Коммунальные службы, что вполне справедливо, хотят убедиться, что ваша система установлена в соответствии с последними электрическими нормами и протоколами безопасности. Опять же, выбранный вами установщик может помочь в этом процессе, особенно в отношении любых технических деталей, которые иногда могут включать электрические схемы. От вас, вероятно, потребуется страхование ответственности на сумму $300 000, что для большинства домовладельцев или фермеров может быть покрыто существующим полисом.
Энергия солнца
Большая часть территории СШАрегулярно получает достаточно солнечного света, чтобы сделать фотоэлектрическую систему экономически эффективной. Конечно, солнечно только днем и когда фотоэлектрическая система вырабатывает энергию, но именно в это время используется большая часть энергии. Вечером и в пасмурные дни любая потребность в электроэнергии сверх того, что обеспечивает система, поступает из сети.
Фотоэлектрические панели могут быть установлены на существующей крыше, размещены на стационарной стойке в поле или консольно на боковой стороне хозяйственной постройки. Каждая конструкция имеет свою конфигурацию стоек. Крыша со стоячими швами позволяет использовать недорогую зажимную систему стоек; установка массива на стойку в поле стоит дороже и требует земляных работ, цемента и стоек. Проводка обычно прокладывается в траншеях и под землей вблизи главного щита электроснабжения фермы.
Большинство фермерских установок представляют собой стационарную систему стоек на открытом поле, обращенном на юг, с небольшим количеством препятствий, таких как деревья или другие здания. Специалист по установке тщательно изучит участок, чтобы оценить потенциальные проблемы затенения с помощью устройства Solar Pathfinder. Как вы знаете, солнце не только перемещается по небосводу в течение дня, но и меняет свое положение на небе в течение года. Каждая переменная влияет на то, что может производить система, в дополнение к размеру системы с точки зрения панелей и их номинальной мощности (в ваттах).
Благодаря значительному снижению цен на фотоэлектрические модули за последнее десятилетие, солнечные электрические системы стали намного доступнее. Поскольку в отличие от ветряной турбины в них мало движущихся частей, фотоэлектрические системы более надежны и относительно не требуют обслуживания. Большинство систем теперь имеют встроенный мониторинг, так что вы можете отслеживать производство на ежедневной основе – даже со смартфона.
Когда вы устанавливаете фотоэлектрическую систему в качестве инвестиций в оборудование, которое является частью вашего бизнеса, ваши инвестиции осуществляются за счет дохода до налогообложения, и система может быть амортизирована частично или полностью в соответствии с разделом 179 IRS, что ускоряет период окупаемости. В зависимости от того, где вы живете, система для питания небольшой фермы мощностью около 10 000 кВт/ч может стоить от $20 000 до $45 000 с учетом льгот.
За рамками этой статьи, существует широкий выбор фотоэлектрических модулей, а также инверторов и производителей стоек, многие из которых сделаны в США, Европе и Китае. Как правило, разумно придерживаться производителей, которые существуют уже десять или более лет и предлагают гарантии на материалы и работу, которые длятся дольше всего.
Для фотоэлектрических модулей производители делают упор на эффективность панели: насколько хорошо панель преобразует солнечный свет в электричество. Чем выше рейтинг эффективности, тем лучше; придерживайтесь тех производителей, которые предоставляют гарантию на работу фотоэлектрических модулей, что означает, что через 10 лет, если ваши модули не будут производить то, что должны, вы сможете получить их обслуживание или замену
Энергия ветра
В некоторых частях страны ветреные дни, кажется, никогда не прекращаются – вдоль побережья, на вершинах горных хребтов или на широких открытых равнинах. В таких местах ветряная турбина может стать отличным вариантом для выработки электроэнергии, особенно если у вас достаточно земли для возведения вышки и есть соседи, которые не возражают. Для получения максимальной отдачи от инвестиций на вашем участке среднегодовая скорость ветра должна составлять не менее 10 миль в час.
Помимо определения размеров турбины и инвертора, вам необходимо решить, какую высоту и тип башни вы можете себе позволить. Производство энергии зависит от комбинации этих параметров оборудования, а также от размера лопастей турбины и силы ветра на вашем участке, которая, как выясняется, может существенно меняться в зависимости от времени года. Во многих регионах страны осень, зима и весна, как правило, значительно ветренее, чем летние месяцы.
Чем выше ваша башня, тем более постоянным и менее турбулентным является ветер. Турбулентность и непостоянство ветра снижают генерацию и быстрее изнашивают вашу установку. Ветряные турбины чаще всего встречаются в сельской местности, особенно на участках площадью пять акров и более, потому что лучше всего, чтобы так называемая ‘линия падения’ турбины (в редких случаях, если она упадет на землю) упиралась только в вашу собственность, а не в землю соседей или общественную дорогу. Это позволяет избежать головной боли, связанной с сервитутами или отклонениями в зонировании. Большинство ветряных турбин на небольших фермах устанавливаются на 100- или 120-футовых башнях, которые бывают трех основных типов в порядке от наименее дорогого к наиболее дорогому: решетчатые, решетчатые и наклонные.
Ветряные турбины, расположенные в особенно ветреных местах, могут быть очень успешными в производстве большого количества возобновляемой энергии, иногда непрерывно в течение нескольких дней. Например, 10-киловаттная ветровая турбина, вырабатывающая около 8 кВт/час в течение 48 часов, дает 384 кВт/час. Такое производство сопряжено с определенными затратами. Из-за большого объема системы и металла, а также более сложного процесса установки, требующего кранов и длинных траншей (мало кто хочет иметь турбину прямо у своей двери), система для небольшой фермы (10 кВт) может стоить от $50 000 до $80 000.
У ветряной турбины может быть несколько отрицательных моментов. Конечно, не всегда бывает ветрено. Из-за своей конструкции, количества движущихся частей и размещения в суровом климате ветряные турбины чаще нуждаются в плановом техническом обслуживании и чаще выходят из строя. При сильном ветре лопасти могут треснуть. Молния из проходящей грозы может ударить в башню. Хотя существует множество мер безопасности для ветроэнергетических установок, все же возникают непредвиденные проблемы, которые приводят к повреждениям и простоям. Каждое событие, конечно, съедает вашу выработку и увеличивает стоимость системы, не говоря уже о разочаровании и стрессе. Хотя ветряные турбины могут быть очень эффективными в производстве электроэнергии, вы должны быть готовы после каждой бури проверить свою систему, чтобы убедиться, что она работает так, как нужно
Пример мини-кейса
Ветряная турбина в гостинице Serendipity Bed & Breakfast и на ферме
- Год установки: 2003.
- Размер: 10-киловаттная ветряная турбина Bergey Excel-S на 120-гиговой решетчатой башне, в 300 футах от фермерского дома.
- Годовое производство: в среднем 9 966 кВтч/год (перепроизводство около 3 000 кВтч/год).
- Чистая стоимость после стимулирования: $23 870.
- Полученные стимулы: $15 595 в виде государственного гранта (поддержка в натуральной форме также использовалась в качестве соответствующих средств). Система также была амортизирована в соответствии с разделом 179 IRS, поскольку она находится в собственности предприятия.
- Техническое обслуживание: Многочисленные мелкие проблемы, такие как замена вентилятора инвертора и предохранителей; катастрофическое разрушение лопастей после урагана, лопасти пришлось заменить.
- (Фактические данные о годовом производстве доступны здесь).
Подъем мощности
Ознакомьтесь с этими ресурсами и вариантами финансирования проектов по возобновляемым источникам энергии при рассмотрении идей альтернативной энергетики для вашей фермы.
- Ассоциация возобновляемых источников энергии Среднего Запада. Проводит самую продолжительную в стране ярмарку возобновляемых источников энергии.
- The Homeowners Guide to Renewable Energy, Solar Electricity Basics и/или Wind Power Basics, все автор Dan Chiras.
- База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности. Национальный перечень государственных и федеральных грантов, специальных кредитов и других стимулов для систем возобновляемой энергии.www.dsireusa.org.
- Федеральный налоговый кредит на солнечную энергию (инвестиционный налоговый кредит). Для предприятий и частных лиц в настоящее время существует 30-процентный федеральный налоговый кредит на установку систем возобновляемой энергии.https://bit.ly/2slQxHu.
- Министерство сельского развития США: Программа ‘Сельская энергия для Америки’.REAP – это конкурсная программа грантов и займов для сельскохозяйственных производителей и сельских малых предприятий. Гранты могут покрывать до 25 процентов стоимости проекта.
Нет ничего лучше, чем увеличить прибыль вашей фермы, избавившись от расходов на электроэнергию и статьи расходов в отчете о доходах. Инвестиции в возобновляемые источники энергии делают вашу деятельность более самодостаточной и устойчивой, позволяя предотвратить инфляцию и укрепить вашу приверженность охране окружающей среды.
Эта статья появилась в журнале Living Off the Grid, специализированном издании 2018 года, подготовленном редакторами и писателями журнала Hobby Farms. Помимо этой статьи о возобновляемых источниках энергии, Living Off the Grid содержит статьи о пермакультуре, выращивании растений без семян и долгосрочном хранении продуктов. Вы можете приобрести этот том, выпуски журнала Hobby Farms, а также специальные издания, такие как Best of Hobby Farms и Best of Urban Farm, перейдя по этой ссылке
