Гэты кароткі падручнік тлумачыць, як ацаніць сілу і энергію дае, у
Будынак-інтэграл на месцы сонечным і ветравой энергіі пераўтварэнні, захоўвання і кіравання ўстаноўкамі; аналіз мінулага і новыя сістэмы, і параўноўвае іх кошту.
Няма падыходнай фатаграфіі існуючага будынка-інтэграл ўстаноўкі, якія спалучаюць як сонечным і ветравой энергіі, былі знойдзеныя. Можа быць, іх няма, таму што звычайныя прылады захоўвання энергіі, неабходнай для ўлады па патрабаванню не даюць прымальных варыянтаў сістэмы. На дадзены момант гэтая ілюстрацыя забяспечвае найлепшыя наяўныя сродкі для візуалізацыі гэтай канцэпцыі.
Карацей кажучы, PV (фотаэлектрычныя) і цеплавых сонечных панэляў могуць пакрыць значную частку знешняй паверхні будынка, уключаючы сцены, вокны, дах, вокны і. PV панэляў (паказана, як святло сіняй паверхні) можа быць выкарыстаны замест традыцыйных матэрыялаў корпуса будынка, для канкурэнтаздольнага агульнага патэнцыялу і энергетычнага абсталявання жыццёвага цыкла кошт. Адлегласць да іншых частак электрычнай сістэмы будынка не з'яўляецца крытычным.
Аднак, панэлі сонечных батарэй ацяплення (як паказана цёмныя паверхні) павінны быць бліжэй да іншых кампанентаў сістэмы ацяплення будынка. Яны могуць быць якія чаргуюцца з панэлямі PV як паказана тут. Ацяпляльная сістэма ізаляцыі, труб і каналаў, такім чынам быць мінімальным.
Будаўніча-інтэграл ветравых турбін можа быць усталяваны такім чынам будынак каналаў ветру на іх, для павышэння эфектыўнай хуткасці ветру на турбіны фактар ??не менш за 2 і, магчыма, 4, будынак забяспечвае высокія і абароненым мантаж (без неабходнасці вежы і нераўнамернасць хуткасці ветру мадэляў, які яны наносяць верцяцца лёзаў, якія выклікаюць шум і ляза стомленасць). Ён таксама дае практычныя ахоўныя грыль, каб абараніць людзей ад магчымага распаду лязо, трымаць птушак ад верцяцца лязо, і абароны турбіны ад надвор'я і сонечных прамянёў.
Падваенне хуткасці ветру на ветравых турбін можа павялічыць іх магутнасць ў 8 разоў. Хоць гэта павелічэнне уяўляецца лёгка дасягнуць, без кампрамісаў ў кошт будаўніцтва або функцыі, аэрадынамічныя ўласцівасці будынка на сваім сайце прызначаныя неабходна будзе прааналізаваць, у дадатак да ветру дадзеных, даступных для сайта. Сярэдняя хуткасць ветру запісу даступныя для многіх месцах.
Незалежна спалучэнне сонца, ветру, і электрасеткі даступная ўся сістэма ўлады будзе значнай ступені залежыць ад надзейнага, нуль абслугоўванне, ультра-доўгіх гадоў жыцця, нізкі жыццёвы цыкл кошту магутнасці захоўвання і кіравання сістэмай.
Аўтаномныя сонечныя і ветравыя харчаванне будынка могуць ўключаць у сябе выгод, якія не патрэбныя ўлады ўвесь час, такія як помпы для басейнаў і басейн фільтры, вонкавае асвятленне, і г.д. Гэтыя дискреционные нагрузкі могуць быць паступова ўключаецца, калі захоўваецца магутнасці перавышае 90% ад максімальнай магутнасці і расце.
Каб ацаніць перавагі будаўніча-інтэгральнай магутнасці сістэмы і КБС (крыніца бесперабойнага харчавання) у параўнанні з іншымі, разгледзець гэтыя канкрэтныя параўнання:
PV, што не будуе-інтэграл, ветраныя млыны на вежах, спальвання паліва, генератары, звычайных свінцова-кіслотныя батарэі і махавік - практычна ўсе іншыя сонца, ветру, і UPS - выкарыстоўваць дарагія нерухомасці. Будаўніча-інтэграл КБС, у тым ліку прапанаваных падземных батарэі махавік, з'яўляецца часткай структуры ён служыць, і не мае патрэбу ў дадатковай нерухомасці.
Звычайныя КБС патрэбаў абароненых зачыненымі закрытым памяшканні. Будаўніча-інтэграл PV панэляў, наадварот, забяспечваюць абаронены корпус, і гэта не з'яўляецца недапушчальнай.
Галоўная Power Часопіс ахоплівае на месцы энергетычных тэхналогій і практыкі. Earthsystems падтрымлівае бібліятэку экалагічных сайтаў. Спецыяльны корпус падтрымлівае сайт, прысвечаны асаблівым патрэбнасцям насельнікаў будынкаў, эфектыўнае выкарыстанне энергіі, аднаўляльныя крыніцы энергіі і навакольнага асяроддзя.

Сонечная энергія
Паравая цыкла solarthermal генератараў працуе ўжо больш за стагоддзя, але звычайна не выкарыстоўваюцца на месцы электраэнергіі, магчыма, у сувязі з іх асаблівымі патрэбамі сантэхніка.
Будаўніча-інтэграл PV панэляў хутка становяцца дамінуючай пераўтварэння сонечнай магутнасцю сродкаў. Будынак Solarex (злева) ілюструе сучаснае панэль PV выкарыстання.
PV панэляў паміж двума шклянымі пласцінамі могуць быць выраблены ў некалькі напаўпразрыстых адценняў. Так што яны могуць замяніць звычайныя шкла таніраванае акна і вокны.
Выхадныя напружанне ў параўнанні з токам панэль PV паказана ніжэй (левы малюнак). Для максімальнага выхаду з панэлі, інтэрфейс умовах ланцугу павінны быць настроены для працы панэлі пры Р = макс на гэтай крывой. Гэта прыводзіць да максімальнай прадукту вольт-ампер. Магутнасць роўная нулю ў канчатковых кропках P = 0.
Калі сонечнае святло на панэлі нязначна (напрыклад, ноччу), ніжняя кропка канца гэтай крывой зрухі практычна паходжання (0,0) і верхняй кропцы канца зрухі трохі ўверх. Пры максімальным сонечным святле, ніжняй зрухі канчатковай кропкі справа, і верхні канец ссоўваецца ўніз трохі. 


Падключэнне пастаяннага току панэлі на інвертар, які пераўтварае ўлада сінусоіднага выхаднога напружання і току, як паказана вышэй (сярэдні малюнак), стаў папулярным, але сумніўна варыянт. Некаторыя нават рэкамендуюць самосинхронизирующийся выхадзе інвертар быць падлучаныя ў любы 60-Гц 120vrms разетцы пераменнага току ў будынку служыў. Ён дадае іншая крыніца харчавання. Калі яна перавышае нагрузку, ён можа змяніць электрасеткі. Але давайце больш падрабязна:
Акрамя магчымасці "гарачай" падключаецца модуль сінхранізацыі праблемы і "жывы груз" небяспека для работнікаў сеткі электрасілкавання, П. В. выхад будзе толькі каля 47% (пры 95% інвертар эфектыўнасці) выхад непасрэдна з панэлі. Гэтая выснова вынікае з разгляду напругі панэлі ў параўнанні з бягучай крывы, і ўваход інвертар ток сігналу (які, без велізарных кандэнсатараў налёт, які нагадвае крывой PV Power). Група выхадны магутнасці будуць цыклічна змяняцца паміж Р = 0 і P = макс. Плошчу пад крывой PV Power (заштрыхаванай зялёны) адпавядае выхад, і складае каля паловы сумы дасягнутых малюнак пастаяннага току пры максімальнай P =.
Некаторыя інвертары адключыць сонечны выхадны, калі сетка сіла. Так то ў вас няма ўлады, калі сетка ўніз.
Мы можам зрабіць значна лепш. Мы можам падвоіць магутнасці ад той жа панэлі П.У., абараніць сеткай з "жывы нагрузкі" і забяспечыць бесперабойным сілкаваннем. Вось як:
Кантрастнасць цыклічных PV панэлі сярэдняга выявы току, з пастаяннага току пры максімальнай P =, запрэжаная 2-фазная сістэма ілюструе правільны імідж. Фаза 1 звяртае бягучага грэх макс я 2 (377t). І Фаза 2 нічыіх ток соз макс 2 (377t). Такім чынам, агульная сума бягучых Я Макс і яна сталая.
Прамысловыя будынка звычайна маюць значныя нагрузкі ад 3-фазны машын. 3-фазны пераўтваральнік да ўлады іх бы таксама звярнуць пастаяннай пастаяннага току, без значных пульсацый.
Адпаведна, мы прапануем:
створана унікальная батарэя махавік для гэтай канчатковай дадатку. Гэта праілюстравана тут на права: Махавік і нулявой халастым ходу страт рухавіка / ротар генератара з'яўляюцца неад'емнай часткай. Падчас нармальнай працы, яны не робяць фізічны кантакт з чым-небудзь. Вось кручэння цэнтравання і вертыкальным становішчы, у адносінах да стацыянарнай часткі, як правіла, падтрымліваецца нулявых страт магнітныя падшыпнікі.
Вынік нізкае ўнутранае ацяпленне, высокая надзейнасць, і нулявой абслугоўвання садзейнічання бяспечнага падземнага размяшчэння для махавік корпус. Бяспека ўзмацняецца электронікай, якія ініцыююць адключэння сілкавання, калі ненармальнай вібрацыі ротара зборкі адчуваецца. Аднак малаверагодна, махавік распаду дасць магчымасць вызваліць некантралюемай энергіі. Падземных сайта - не вакуум корпус - прызначаны для паглынання яго, без шкоды для структуры або калецтва людзей. Сілавая электроніка і адлюстраванне статусу манітор прызначаны для ўстаноўкі на сцяне, дзе яго статус дысплей будзе зручна відаць.
махавік батарэі RPM, і яе дадатку, апісаны і праілюстраваны ў маім аглядзе вэб-старонкі. У працы больш падрабязна, і прааналізаваць (з улікам адрозненняў паміж ім і тым, што распрацоўваюцца іншыя), у маім параўнанні вэб-старонкі.
Інтэграцыя махавік батарэя з электрасеткі, сонечная, і вецер, і на месцы нагрузкі, ілюструе спрошчаная схема паказана ніжэй: 
Гэтая схема адрозніваецца ад аналагічнага ў мой агляд вэб-старонку, дзе энергасістэма звязаная з на месцы грузаў размеркавальнага прылады, што выключальнікі нагрузкі да ўлады на месцах падчас адключэнняў сеткі. Гэта схема не перашкаджае лініі шыпамі і падзенні, але некалькі адсоткаў больш эфектыўна.
Гэтая схема забяспечвае лепшую на месцы якасці электраэнергіі з энергасістэмы (адхіленне лініі шыпоў і прадухілення лініі падзення) і можна зрабіць ток сеткі ў адзінцы каэфіцыент магутнасці і толькі некалькі працэнтаў скажэнняў, з PFC (Power Factor Correction), як паказана ў ланцуга. Мост выпрамніка перадае магутнасць ад ўтыліта для на месцы 170 У пастаяннага току Бас, але ён блакуе зваротны паток магутнасці (ад пастаяннага Buss да сеткі). Акрамя таго, доўгатэрміновыя магутнасці захоўвання, махавік батарэі звяртае ток ад сонечнай / ветру крыніц і цэнтральнай сеткі, і пастаўкі на ўладу-сайта па патрабаванні, так як для падтрымання сталай, рабізна свабоднай 170 У пастаяннага току ў пастаянны ток Buss улады. Нараўне з фільтрам / затрымка кандэнсатара паказана, махавік батарэі таксама дапамагае размясціцца магчымы ток пульсацыі ад ветрака, неабходнасць рабізна свабоднай PV ток, і істотнага 120-Гц пульсацыі на пастаўку 60-Гц сінусоіднай інвертар паказана на малюнку.
У падлучаных да сеткі сістэмы, падчас адключэнняў энергасістэмы, мост выпрамніка паказалі істотна адключае камунікацый будынка ад улады, каб абараніць работнікаў сеткі электрасілкавання. Заўважым, што пабудова ўлады не перарываецца адключэнняў энергасістэмы. Сістэмы, як гэта звычайна змяшчае больш нізкай кошту ад піку графікаў энергасістэмы, і абыходзіць неабходна весці перамовы ўтыліта выкупу электрычнай энергіі, вырабленай на месцы. Галоўным чынам, гэта дае нулявой абслугоўвання, бяспечнай, экалагічна чыстай, устойлівай на месцы вытворчасці электраэнергіі, і бесклапотна будынка КБС.
П. В. Група выходная магутнасць і Прыбытковасць вылічэнняў
Магутнасць выпраменьвання ад Сонца, для большасці населеных паверхні зямлі, пасля атмасферных адлюстравання і паглынання, у сярэднім 644 Вт на квадратны метр. Яна даступная на працягу 5 гадзін у дзень на стацыянарных панэляў П.У., устаноўлены такім чынам яны атрымліваюць максімум сонечнага святла.
Так як будынак верхняй выявы, з 1000 квадратных метраў панэляў П.У., маючы 10% эфектыўнасці пераўтварэння энергіі, можа генерыраваць каля 64 кВт ад 5 да 8 гадзін у дзень. Гэта электрычны выхад энергіі і перавышае 10000 кВт-г у месяц. Большасць PV панэляў коштам менш як $ 4 за ват выхадны, і гарантаваныя на працягу больш 20 гадоў.
Усяго П. панэлі кошт, у дадзеным прыкладзе, будзе $ 256000.
Так што іх жыцця электрычнага выдаткі выхадны магутнасці каля
($ 256.000) / (10.000 квтч / мес) (12 Mo / год) (20 гадоў) = $ 0,10 за kilowatthour.
П. В. Група Параўнанне кошту да электрасеткі
П. В. панэлі кошт ўстаноўкі, безумоўна, будзе ніжэй, чым будаўнічых матэрыялаў, на якія яны могуць забяспечыць прывабны і трывалы заменнікі, як толькі стандартызаваныя мантаж і падключэнне абсталявання даступныя. З тых будаўнічых матэрыялаў не будзе неабходнасці, для прастаты, мы не ўключылі PV панэлі кошт ўстаноўкі ў гэтым прыкладзе.
Будынка з выкарыстаннем 10000 кВт-г у месяц будуць выкарыстоўваць сярэдні (10.000 кВт / ч) / (720 г) = 14KW.
Гэтая сістэма будзе трэба 5 сеткавых махавік Пакет акумулятарных сістэм, кожная намінальным 15-50-кВт кілават-гадзін. Усталяваная кошт, пасля вытворчасці разгону, з 20-гадовай гарантыяй, не можа быць заключана ў двукоссі, паколькі яшчэ ні адна з іх у вытворчасці.
5 х 50kwh захоўвання энергіі гэтая сістэма можа забяспечыць, можа ўлада гэта будынак для 250kwh / 14KW = 17 гадзін. Гэта дазволіла б улады па патрабаванні і 24 гадзіны ў суткі выкарыстання ўлады ад гэтай устаноўкі панэлі PV. Гэта таксама дазволіла б куплю энергасістэмы у гадзіны пік па больш нізкай цане, і забяспечыць імунітэт ад энергасістэмы адключэнняў і зніжэння напружання.
Гэта будынак-інтэграл сонечнай энергетычнай устаноўкі можна ўключыць 10000 кВт-г у месяц сонечнага электрычнасці, плюс бесперабойнага сілкавання будынка, імунітэтам ад сеткі адключэнняў і зніжэння напругі, і па-за-пікавае куплі энергасістэмы.
Энергасістэмы цяпер варта каля $ 0,10 за кВт-г, а яе кошт, верагодна, працягне расці. Экалагічны ўрон, у выніку спальвання паліва, неабходных для яго генерацыі, якія не ўключаны ў гэтую цану.
Параўнання для сонечнай яшчэ больш спрыяльным, калі будынка аддаленых, у раёнах, не абслугоўваюцца камунальных паслуг, і асабліва, калі экалагічныя выдаткі ўключаны.
Падрабязная інфармацыя турбіны ветру
Магутнасць, якія могуць быць атрыманы ад ветру вельмі спарадычныя і значна менш прадказальныя, чым сонечны. Тым не менш, верагодная магутнасць і выхад для дадзенай сістэмы можа быць вылічана з статыстыкі. Разгледзім турбіны восевага ветру з пераменным крокам лопастей (малюнкі ніжэй). 

Гэты тып прапаноўваецца, паколькі ён дасягае 45% эфектыўнасці вятрак, з'яўляецца птушак на моцны вецер
Хуткасць, само сабой, пачынаючы, і паддаецца будаўніча-інтэграл ўстаноўкі.
"Турэль" з ўніз-флюгер, каб выраўнаваць загаловак ветры, паказанае на малюнку справа. Яна адрозніваецца ад звычайнай ўстаноўкі ў вежы, што яна не мае шырокага слупе каля лопастей. Такія калонкі, як і любы аб'ект, які парушае раўнамерны струмень паветра, прадметы ляза да цыклічным сілы ветру, што можа прывесці лязо і ствалавых стомленасць і дачасны выхад з ладу, а таксама раздражняе "swooshing" гукаў падчас працы.
Дадзеная зборка абаронена ад уздзеяння прамых сонечных прамянёў. Так валакно ці дрэва ляза, калі яны выкарыстоўваюцца, будуць падвяргацца мінімальнай ультра-фіялетавага і іншых пашкоджанняў надвор'я.
Darrius ветраныя млыны, якія нагадваюць вертыкальнай восі верталёт, і дасягнуць 30-40% эфектыўнасці, не прапануецца, таму што яны не самозапуска і не ўлічваюць шырокі дыяпазон хуткасцяў ветру.
Савониуса ветракамі, часта будуюцца з 2 Нафта-барабан паловы ўсталяваныя на вертыкальнай восі, маюць толькі 15% эфектыўнасці, і не можа вытрымліваць высокія хуткасці ветру, таксама не прапануецца.
Энергія ветру і разлікі даюць
Электраэнергія з ветрака = (0,0049) (хуткасць ветру) 3 (Рабочая плошча) (эфектыўнасць)
дзе хуткасць ветру ў мілях у гадзіну
Рабочая плошча з'яўляецца квадратных метраў ахоплены вятрак лопасцямі
Эфектыўнасць% / 100 для ветрака, генератара і ШІМ рэгулятара.
З Вецер такой зменнай, сярэдняя хуткасць ветру выкарыстоўваецца для прагназавання працягласці ў любым рэжыме, што варта статыстычнае размеркаванне:
Верагоднае час хуткасць ветру V = V / V сярэднія 2 * ехр (-. 785 * V 2 / V сярэднія 2)
дзе агульны час складае 720 гадзін / месяц
Vavg з'яўляецца сярэдняя хуткасць ветру на вятрак.
Магутнасць (кВт пры V), верагоднае час хуткасць ветру (гадзіны на V), і іх прадуктаў (кВт / ч на V), прыведзены (для V = сярэднія 10 міль / ч) у параўнанні з V хуткасць ветру (міль / ч) на малюнку
паказанае на малюнку справа.
Ляза пачынаюць пяро на Дні з вятрамі больш за 30 міляў / г, у выніку чаго магутнасць генерацыі заставацца практычна сталай на птушак Дні з вятрамі.
Прыбытковасць (зялёная зона на малюнку) не прыкметна паменшылася (чырвоная вобласць) на лязо апярэнне. Аднак, у параўнанні з фіксаванымі лёзамі (Пункцірная сіняя крывая), пікавай магутнасці, якія павінны быць апрацаваны ўсёй сістэмы складае толькі каля 20% як высокі. Акрамя таго, птушыныя ляза з самастойнай абмежаванай хуткасці кручэння значна паменшыць механічныя нагрузкі на ўсе вятрак частак (у параўнанні з фіксаванымі лёзамі, з вала турбіны круцяцца па сутнасці адной хуткасці, або закрываецца пры нізкіх і высокіх вятроў).
Для вятрак, што зачыстак 300 квадратных футаў, з 10 міль / ч сярэдняя хуткасць ветру (5 міль / ч сярэдні для рэгіёну, падвоіць будаўніцтва аэрадынамікі), і агульная эфектыўнасць 40% для ветрака, генератара і ШІМ рэгулятар, атрымліваем:
Электрычнай энергіі, вырабленай у 10 міль / ч = 588 Вт з кожнага вятракНа месцы ветраэнергетыкі каштарысу выдаткаў і параўнання
Выхад з энергіі ветру = 729 кВт / г у месяц з кожнага вятрак
Максімальная магутнасць генерацыі (у межах ўзроўню ў 30 міль / ч хуткасць ветру) = 16 кВт ад кожнага.Калі будынак аэрадынамікі можа прывесці да 20 міль / ч сярэдняя хуткасць ветру ў той жа млын, мы можам атрымаць ўраджайнасць каля 5000 кВт / г у месяц, з той жа млын, маючы тыя ж 16 кВт Макс.
Арыенціровачны кошт 2 ветраныя млыны, прапанаваных вышэй, іх генератараў, сілавы электронікі, а таксама мантажу, складае каля $ 30.000. Гэта ветраэнергетыка сістэмы запатрабуе яшчэ 2 50-кВт-ч 15-кВт махавік батарэй, для забеспячэння харчавання ад попыту і КБС. Такім чынам, агульны кошт складзе каля $ 50.000 за ветраныя генератары і UPS. Гэта абсталяванне не маюць патрэбу ў істотнай абслугоўванне на працягу 20-гадовага тэрміну службы.
Выхад энергіі з энергіі ветру, больш за 20 гадоў, будзе (2) (5000 квтч / мес) (240 месяцаў) = 2400000 квтч.
Так энергіі ветру ад гэтай устаноўкі будзе каштаваць каля ($ 50.000) / (2400000 кВт / г) = $ 0,02 за кВт-г.
На аснове кошту жыццёвага цыкла, гэтыя ацэнкі паказваюць, што на месцы сістэмы энергія ветра можа забяспечыць магутнасць па патрабаванню плюс КБС па значна больш нізкіх коштах, чым камунальных паслуг і звычайнага абсталявання КБС.
Зноў, як і на месцы сонечных аналіз выдаткаў улады, перавагі гэтага "зялёную" энергію "варыянт таксама ўключаюць у сябе:
Камбінаваны на месцы сонечным і ветравой энергіі сістэмы
Абодва крыніцы забеспячэння чыстай аднаўляльнай энергіі. Камбінуючы іх забяспечвае больш высокую верагоднасць таго, што ўлады будуць створаны ў любы момант часу (напрыклад, крыніцы харчавання на працягу больш доўгага часу). Гэта дазваляе некалькі менш, на месцы ўлады захоўвання неабходна.
На месцы сонечным і ветравой сістэмы ўлады будзе мець глыбокія экалагічныя перавагі. Яна таксама будзе перавага спецыяльных жыллёвых праектаў.