Se requiere información específica del sitio antes de que se pueda realizar una evaluación razonable de una solución basada en el viento, particularmente para una residencia individual autónoma (fuera de la red).
Con demasiada frecuencia, los planificadores no tienen información precisa, y es humano ser demasiado optimista sobre el resultado.
Como ejemplo, una instalación bien documentada de Bergey se colocó en lo que los planificadores pensaron que era una “ubicación ventosa”. Gastaron $ 66,000 (EE. UU.) En el sistema y esperaban que la turbina de 10 kW produjera alrededor de 20,000 kWh por año. Después de 3 años de operación, resultó que el sistema había producido un promedio de menos de 6,000 kWh por año, aproximadamente 1/4 de lo que se esperaba.
¿Qué información necesitas?
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- Datos detallados de uso eléctrico. Esto puede ser facturas mensuales de servicios públicos del pasado durante al menos un ciclo anual completo.
- Datos del viento del sitio propuesto para la turbina eólica, además de una estación meteorológica cercana que ha estado en funcionamiento durante mucho tiempo. Con ambos, generalmente es posible predecir el recurso eólico a largo plazo en el sitio en función de los datos a largo plazo de la estación meteorológica, siempre que exista una correlación entre las lecturas.
- ¿La aplicación será realmente independiente o habrá energía de red disponible para complementar la turbina? Del término “autocontenido” en la pregunta, parece que esta puede ser una aplicación independiente. En ese caso, se requerirá un sistema de almacenamiento de energía (baterías por ahora, algún día quizás un sistema de celda de combustible de hidrógeno regenerativo de circuito cerrado).
- El sistema de almacenamiento de energía necesitará suficiente capacidad real para que su instalación pase un tiempo específico antes de que se reduzca el uso de energía.
Por ejemplo, si el uso de la casa es de 800 kWh por mes, eso equivale a un promedio de aproximadamente 26 kWh por día. Esto significa que las baterías deben suministrar tanta energía (después de las pérdidas del inversor) a la casa todos los días.
Además, tenga en cuenta que las baterías no pueden descargarse completamente y solo pueden reducirse un ciclo de carga completa en un cierto porcentaje sin acortar seriamente la vida útil de la batería. Las baterías de plomo-ácido se ven particularmente afectadas por la profundidad de descarga y la vida útil disminuye rápidamente (a unos pocos cientos de ciclos) si se descargan en más del 20% de la carga completa.
Eso significa que los 26 kWh requeridos para 1 día de operación sin viento deben ser manejados por el 20% del banco de baterías. Para obtener la capacidad total de la batería, divida la demanda (kWh) por el nivel de descarga deseado:
26 kWh / 0.2 = 130 kWh de capacidad de la batería.Dependiendo de la eficiencia de los inversores (digamos 90%), esto también debe agregarse, por lo que
130 kWh / 0.9 = 144 kWh por día de requisito de batería de viento cero¿El costo? Esto puede variar mucho según el costo y el tipo de las baterías (u otro almacenamiento empleado), pero la matemática es la misma. Las baterías de ciclo profundo que compré recientemente costaron alrededor de $ 250 (EE. UU.) Por una batería de 100 voltios y 12 voltios, lo que equivale a una carga completa de 1.2 kWh.
Ese es un costo de aproximadamente $ 210 por kWh de capacidad total, por lo que nuestro valor de un día de baterías sin viento (144 kWh) costaría $ 30,000.
Multiplique esto por el número de días. Recuerde también que las baterías tienen una vida útil limitada, que es una combinación de tiempo calendario y actividad de descarga de carga por número de ciclos y profundidad (muy complicado).
Para aplicaciones a largo plazo, la comparación económica de otros tipos de baterías es un ejercicio que vale la pena. Las baterías de níquel-hierro (Iron Edison) y litio (por ejemplo, Tesla) son otras opciones para explorar.
Esto también destaca las ventajas finales (en el futuro cercano) de los sistemas basados en hidrógeno, porque a diferencia de las baterías, el almacenamiento es independiente de la capacidad de potencia de los electrolizadores y las celdas de combustible.
Otra opción es tener a mano un generador a gasolina o diesel para los momentos en que los períodos de viento cero exceden la capacidad de la batería.
- El sistema de almacenamiento de energía también debe ser capaz de manejar cargas de carga pico cuando la turbina está funcionando a su potencia de salida máxima. Gran parte de la producción total de una turbina se produce durante períodos de mayor viento. Como ejemplo, si las baterías en el sistema pueden manejar una velocidad de carga de C / 5, y la turbina opera a un pico de 10 kW, entonces el tamaño mínimo del banco de baterías sería de 50 kWh de capacidad total. Nuevamente, esto es solo para poder absorber energía de la turbina. Según lo anterior, esto suele ser mucho menor que el requisito de capacidad de viento cero, pero debe verificarse de todos modos.
En resumen, dentro o fuera de la red hace una gran diferencia:
- Un sistema completamente fuera de la red que utiliza los equipos disponibles en la actualidad puede costar fácilmente en el rango de $ 100,000 (EE. UU.).
- Los diseños más nuevos de turbinas eólicas deberían estar disponibles en los próximos años para reducir en gran medida la porción de la turbina de los sistemas eólicos independientes de $ 4 a 6 por kW a $ 1 o menos por kW.
- Las mejoras en los sistemas basados en hidrógeno harán que estos estén disponibles y sean viables, tal vez antes de 2020, lo que también reducirá en gran medida el costo.