Fonts d’energia alternativa: visió general de la tecnologia

Fins i tot els escolars saben que les reserves de petroli, gas i carbó no són infinites. Els preus de l’energia augmenten constantment, obligant els pagadors a suspirar molt i a pensar en augmentar els seus propis ingressos. Malgrat els èxits de la civilització, fora de les ciutats hi ha molts llocs on no es subministra gas i, en alguns llocs, ni tan sols hi ha electricitat. Al mateix lloc on existeix aquesta oportunitat, de vegades el cost d'instal·lar el sistema no correspon al nivell d'ingressos de la població. No és d’estranyar que l’energia alternativa fes-ho tu mateix sigui d’actualitat tant per als propietaris de cases rurals grans i petites, com per als ciutadans.

El món que ens envolta està ple d’energia, que no només es troba en les entranyes de la terra. Al col·legi, a les lliçons de geografia, vam saber que és possible utilitzar amb alta eficiència l’energia del vent, del sol, de les marees, de l’aigua que cau, del nucli terrestre i d’altres portadors d’energia similars a l’escala de països i continents sencers. Tanmateix, utilitzeu fonts d’energia alternatives és possible escalfar una casa independent.

Tipus de fonts d’energia alternatives

Entre les opcions per a fonts naturals de subministrament d'energia privada cal destacar:

• panells solars;
• captadors solars;
• bombes de calor;
• generadors eòlics;
• instal·lacions per a l'absorció d'energia de l'aigua;
• plantes de biogàs.

Amb fons suficients, podeu comprar un model ja elaborat d’un d’aquests dispositius i ordenar-ne la instal·lació. Com a resposta als desitjos dels consumidors, els industrials han dominat la fabricació de plaques solars, bombes de calor, etc. Tot i això, el seu cost continua essent alt. Aquests dispositius es poden fer pel seu compte, estalviant diners, però gastant més temps i esforç.

Vídeo: quina energia natural es pot utilitzar

El principi de funcionament i l’ús de plaques solars en una casa privada

El fenomen físic en què es basa el principi de funcionament d’aquesta font d’energia és l’efecte fotoelèctric. La llum del sol, caient a la seva superfície, allibera electrons, la qual cosa crea un excés de càrrega dins del panell. Si connecteu una bateria a ella, apareixerà actualment gràcies al llamp del nombre de càrregues del circuit.

Els dissenys capaços de captar i convertir l’energia del sol són nombrosos, variats i millorant constantment.Per a molts artesans populars, millorar aquests útils dissenys s’ha convertit en una excel·lent afició. A les exposicions temàtiques, aquests aficionats demostren de bon grat moltes idees útils.

La base cèl · lula solar - cristalls especials que capten energia. A casa, aquests elements no es poden fer, s'hauran de comprar. Els cristalls són molt fràgils, s’han de manipular amb cura. Per fer una bateria solar, heu de:

1. Feu un marc per a panells solars a partir d’un material transparent, com el plexiglass.
2. Feu una caixa des d’un cantó metàl·lic, contraplacat, etc.
3. Soldar suaument els elements cristal·lins al circuit.
4. Col·loca les fotocèl·lules al marc.
5. Instal·leu l’habitatge.

En general, hi ha dos tipus de cèl·lules solars: monocristal·lina i policristal·lina. Les primeres són més duradores i tenen una eficiència aproximada del 13%, mentre que les últimes fracassen més ràpidament, la seva eficiència és lleugerament inferior - inferior al 9%. Tot i això, les fotocèl·lules d’un sol cristall funcionen bé només amb un flux d’energia solar estable, en un dia ennuvolat la seva eficiència es fa molt més baixa. Però els elements policristal·lins transporten molt millor les incursions del temps.

L’electricitat resultant es pot utilitzar per alimentar electrodomèstics o per escalfar una habitació mitjançant la tecnologia de calefacció per terra radiant. Però l’energia del sol no és adequada només per generar energia elèctrica. Mitjançant l’energia solar, podeu escalfar aigua. Al respecte a la següent secció de l'article. Per tant, els avantatges d'aquesta font d'energia:

• inesgotabilitat;
• l’absència de residus o sorolls en el procés de producció d’energia;
• autonomia;
• manteniment relativament barat;
• progressivitat;

Els desavantatges d’aquesta tecnologia són els següents:

• l’alt cost dels panells i la posada en servei;
• lleu contaminació del planeta amb emissions de producció;
• bateries cares;
• baixa eficiència dels plafons i, en conseqüència, la necessitat d’un gran nombre d’ells.

Instruccions detallades per a la fabricació de plaques solars en el nostre següent material:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Vídeo: Fabricació de cèl·lules solars DIY

Les bateries acabades es col·loquen, per descomptat, al costat més assolellat del terrat. En aquest cas, hauria de ser possible ajustar la inclinació del panell. Per exemple, durant les nevades, els panells haurien de situar-se gairebé verticalment, en cas contrari, una capa de neu pot interferir en el funcionament de la bateria o fins i tot fer-los mal.

Disseny i ús de captadors solars

El col·lector solar primitiu és una placa de metall negre col·locada sota una fina capa de líquid transparent. Com sabeu del curs de física de l'escola, els objectes foscos escalfen més que els de llum. Aquest fluid es mou amb l’ajuda d’una bomba, refreda la placa i s’escalfa al mateix temps. El circuit líquid escalfat es pot col·locar en un dipòsit connectat a una font d’aigua freda. Escalfant l’aigua del dipòsit, el líquid del col·lector es refreda. I després torna. Així, aquest sistema d’energia permet obtenir una font d’aigua calenta constant, i a l’hivern també radiadors calents.

Actualment, hi ha tres tipus d'aquests dispositius:

• aire;
• tubular;
• pla.

Aeri

Els col·lectors d’aire són plaques negres recobertes de vidre o plàstic transparent. Al voltant d’aquestes plaques, l’aire circula de manera natural o forçada. L’aire calent s’utilitza per escalfar habitacions de la casa o per assecar la roba.

L’avantatge és l’extrema simplicitat del disseny i el baix cost. L’únic inconvenient és l’ús de la circulació forçada de l’aire. Però es pot prescindir.

Tubular

Els col·lectors tubulars tenen la forma de diversos alineats en una sèrie de tubs de vidre recoberts des de l’interior amb material absorbent la llum. Estan connectats a un col·lector comú i el fluid circula per ells. Aquests col·lectors disposen de dues maneres de transmetre l’energia rebuda: directa i indirecta. El primer mètode s’utilitza a l’hivern. El segon s'aplica tot l'any. Hi ha una variació utilitzant tubs de buit: un s’insereix en l’altre i es crea un buit entre ells.

Això els aïlla del medi i conserva millor la calor rebuda. Els avantatges són la simplicitat i la fiabilitat. Els desavantatges inclouen l’elevat cost de la instal·lació.

Pis

El col·lector pla és el tipus més comú. Va ser ell qui va servir d’exemple per explicar el principi de funcionament d’aquests dispositius. L’avantatge d’aquesta varietat és la senzillesa i la barata en comparació amb d’altres. El desavantatge és la pèrdua de calor significativa que no pateixen altres subtipus.

Per millorar els sistemes solars existents, els enginyers van proposar utilitzar una mena de mirall anomenat hub. Permeten elevar la temperatura de l’aigua de 120 a 200 ºC. Aquesta subespècie de col·leccionistes s’anomena concentració. Aquesta és una de les opcions més cares que, per descomptat, és un inconvenient.

Completeu les instruccions per fabricar la instal·lació d’un col·lector solar al nostre proper article:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Utilitzant energia eòlica

Si el vent és capaç de conduir ramats de núvols, per què no utilitzar la seva energia per a altres coses útils? La recerca d’una resposta a aquesta pregunta va portar als enginyers a crear un generador eòlic. Aquest dispositiu normalment consisteix en:

• generador;
• torre alta;
• fulles que giren, atrapant el vent;
• bateries
• sistemes de control electrònic.

El principi de funcionament del generador eòlic és força senzill. Les fulles, girant de forts vents, giren els eixos de transmissió (en persones comunes - la caixa de canvis). Estan connectats a un alternador. La transmissió i el generador es troben en un bressol o, d’una altra manera, una gòndola. Pot tenir un mecanisme de gir. El generador està connectat als automàtics de control i al transformador de tensió de pas. Després del transformador, la tensió que ha augmentat el seu valor es dóna al sistema general d’alimentació.

Atès que des de fa temps s’han estudiat els problemes de creació de generadors eòlics, hi ha projectes dels dissenys més diversos d’aquests dispositius. Els models amb un eix horitzontal de rotació ocupen un espai força gran, però els generadors eòlics amb un eix de rotació vertical són molt més compactes. Per descomptat, per al funcionament efectiu del dispositiu cal un vent prou fort.

Avantatges:

• manca d’emissions;
• autonomia;
• ús d’un de recursos renovables;

Desavantatges:

• la necessitat de constància del vent;
• preu inicial elevat;
• soroll de rotació i radiació electromagnètica;
• ocupen grans superfícies.

Una guia pas a pas per fer un generador eòlic DIY al nostre lloc web:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

L’aigua com a font d’energia

La forma més coneguda d’utilitzar l’aigua per generar electricitat és, per descomptat, les centrals hidroelèctriques. Però no és l’únic.Encara hi ha energia mareomotriu i energia actual. I ara en ordre.

Una central hidroelèctrica és una presa en la qual hi ha diverses comportes per a l'abocament controlat d'aigua. Aquests panys estan connectats a les pales dels turbogeneradors. L’aigua que flueix sota pressió, l’aigua gira, generant així electricitat.

Desavantatges:

• inundació de zones costaneres;
• disminució del nombre d’habitants dels rius;
• soroll

Corrents de força

Aquest mètode per generar energia és similar al d'un generador eòlic, l'única diferència és que un generador amb enormes fulles es col·loca a través d'un gran corrent marí. Com ara el torrent del golf, per exemple. Però és molt car i tècnicament difícil. Per tant, tots els grans projectes encara estan en paper. No obstant això, hi ha petits projectes, però en curs, que demostren les capacitats d’aquest tipus d’energia.

Energia mareomotriu

El disseny de la central elèctrica, que converteix aquest tipus d’energia en electricitat, és una enorme presa situada a la badia del mar. Té forats per on entra l’aigua a la part posterior. Estan connectats per una canalització amb generadors elèctrics.

La central mareomotriu funciona de la manera següent: durant la marea alta, augmenta el nivell d’aigua i es crea pressió que pot fer girar l’eix del generador. Al final de la marea, les entrades es tanquen i a la marea baixa, que es produeix al cap de 6 hores, s’obren les sortides i es repeteix el procés en sentit contrari.

Els avantatges d’aquest mètode:

• servei barat;
• esquer per turistes.

Desavantatges:

• costos de construcció importants;
• mal a la fauna marina;
• errors de disseny poden provocar inundacions de ciutats properes.

L’ús del biogàs

Durant el processament anaeròbic de residus orgànics, s’anomena l’anomenat biogàs. El resultat és una barreja de gasos constituïda per metà, diòxid de carboni i sulfur d’hidrogen. Un generador per a la producció de biogàs consisteix en:

• tanc segellat;
• matriu per barrejar residus orgànics;
• una canonada per descarregar la massa residual de residus;
• boques per omplir residus i aigua;
• una canonada de branca sobre la qual arriba el gas rebut.

Sovint, un recipient per processar residus no està disposat a la superfície, sinó al gruix del sòl. Per evitar fuites del gas resultant, queda completament tancat. Cal recordar que en el procés d’extracció de biogàs, la pressió al dipòsit augmenta constantment, de manera que es necessita extreure regularment el gas del dipòsit. A més del biogàs, el resultat del processament és un excel·lent fertilitzant orgànic útil per a plantes de cultiu.

Al dispositiu i a les regles de funcionament d’aquests generador de gas s’imposen requisits de seguretat més grans, ja que el biogàs és perillós per a la inhalació i pot explotar. Tanmateix, en diversos països, per exemple, a la Xina, aquest mètode de generar energia està força estès.

Aquest producte de rebuig es pot utilitzar com:

• matèries primeres per a centrals tèrmiques i plantes de cogeneració;
• substitució de gas natural en estufes, cremadors i calderes.

Els punts forts d’aquest tipus de combustible són la renovabilitat i la disponibilitat, especialment als pobles, de matèries primeres per a l’elaboració. Aquest tipus de combustible presenta diversos inconvenients, com ara:

• emissions de combustió;
• tecnologia de producció imperfecta;
• el preu de l’aparell per a la creació de biogàs.

La composició i la quantitat de biogàs obtingut a partir dels residus depèn del substrat. La majoria de gasos s’obtenen mitjançant greixos, gra, glicerina industrial, herba fresca, ensilatge, etc.Típicament s’afegeix una barreja de residus animals i vegetals al dipòsit, al qual s’afegeix una mica d’aigua. A l'estiu, es recomana augmentar la humitat de la massa fins al 94-96%, i a l'hivern, el 88-90% de la humitat és suficient. L’aigua subministrada al dipòsit de residus s’ha d’escalfar entre 35 i 40 graus, en cas contrari, s’alentirà el procés de descomposició. Per mantenir la calor, a la part exterior del dipòsit es munta una capa de material aïllant.

L’ús de biocombustibles (biogàs)

L’acció de la bomba de calor es basa en el principi de Carnot invers. Es tracta d’un dispositiu força gran i força complex que recull l’energia tèrmica de baix potencial del medi ambient i la converteix en energia amb alt potencial. Sovint, les bombes de calor s’utilitzen per escalfar habitacions. El dispositiu consta de:

• circuit extern amb refrigerant;
• circuit intern amb refrigerant;
• evaporador;
• compressor;
• condensador

El sistema també utilitza freon. El circuit extern de la bomba de calor pot absorbir energia de diversos ambients: terra, aigua, aire. Els costos laborals per a la seva creació depenen del tipus de bomba i de la seva configuració. El més difícil d’organitzar una bomba del tipus “aigua subterrània”, en la qual el contorn exterior es localitza horitzontalment en el gruix del sòl, ja que això requereix una excavació a gran escala. Si hi ha un estany a prop de casa, té sentit fer una bomba de calor aigua-aigua. En aquest cas, el circuit exterior simplement es baixa a l’estany.

L’eficiència de la bomba de calor no depèn tant de la temperatura que té el medi, sinó de la seva constància. Una bomba de calor correctament dissenyada i instal·lada pot proporcionar a la casa suficient calor a l’hivern, fins i tot a temperatures molt baixes d’aigua, terra o aire. A l’estiu, les bombes de calor poden actuar com a aire condicionat, refredant la llar.

Els avantatges d’aquestes instal·lacions inclouen:

• l'eficiència energètica;
• seguretat contra incendis;
• multifuncionalitat;
• operació llarga fins a la primera revisió.

Els punts febles d’aquest sistema són:

• alt preu inicial en comparació amb altres mètodes de calefacció d’un edifici;
• requisit per a l'estat de la xarxa de subministrament d'energia;
• més sorollós que una caldera de gas clàssica;
• la necessitat de perforar.

Vídeo: com funcionen les bombes de calor

Articles relacionats:

• Calefacció geotèrmica: classificació dels mètodes dels aparells
• Bomba de calor: tipus de dissenys i dispositiu independent

Com veieu, per proveir calor i electricitat a la vostra llar, podeu utilitzar energia solar, eòlica i aigua. Cadascun dels mètodes té els seus avantatges i desavantatges. Tot i això, de totes les opcions existents, podeu utilitzar el mètode que serà alhora econòmic i eficaç.

Material actualitzat el 30/01/2018