Alternativní zdroje energie: přehled technologií

Dokonce i školáci vědí, že zásoby ropy, plynu a uhlí nejsou nekonečné. Ceny energie neustále rostou a nutí plátce, aby si povzdychli a přemýšleli o zvýšení svých vlastních příjmů. Přes úspěchy civilizace existuje mimo města mnoho míst, kde není dodáván plyn, a na některých místech dokonce ani elektřina. Na stejném místě, kde taková příležitost existuje, náklady na instalaci systému někdy někdy neodpovídají úrovni příjmů obyvatelstva. Není divu, že do-it-yourself alternativní energie je dnes zajímavá jak pro majitele velkých a malých venkovských domů, tak pro měšťany.

Celý svět kolem nás je plný energie, která je obsažena nejen ve střevech Země. Zpátky ve škole, na hodinách zeměpisu jsme se dozvěděli, že je možné s vysokou účinností využívat energii větru, slunce, přílivu, odlivu vody, zemského jádra a dalších podobných energetických nosičů v měřítku celých zemí a kontinentů. Nicméně použití alternativní zdroje energie je možné vytápět samostatný dům.

Druhy alternativních zdrojů energie

Mezi přírodní zdroje soukromých dodávek energie je třeba uvést:

• solární panely;
• solární kolektory;
• tepelná čerpadla;
• větrné generátory;
• zařízení pro absorpci vodní energie;
• bioplynové stanice.

S dostatkem prostředků si můžete zakoupit hotový model jednoho z těchto zařízení a objednat jeho instalaci. V reakci na přání spotřebitelů průmyslníci již dlouho zvládli výrobu solárních panelů, tepelných čerpadel atd. Jejich cena však zůstává stále vysoká. Taková zařízení lze provádět samostatně, šetří nějaké peníze, ale tráví více času a úsilí.

Video: jaká přírodní energie může být použita

Princip fungování a použití solárních panelů v soukromém domě

Fyzikální jev, na kterém je založen princip fungování tohoto zdroje energie, je fotoelektrický efekt. Sluneční světlo dopadající na jeho povrch uvolňuje elektrony, které vytvářejí uvnitř panelu nadměrný náboj. Pokud k ní připojíte baterii, objeví se díky blesku v počtu nábojů v obvodu proud.

Designy schopné zachytit a přeměnit energii slunce jsou četné, rozmanité a neustále se zlepšující.Pro mnoho řemeslníků se zlepšování těchto užitečných návrhů stalo vynikajícím koníčkem. Na tematických výstavách tito nadšenci ochotně předvádějí mnoho užitečných nápadů.

Základ solární panel - speciální krystaly, které zachycují energii. Doma takové prvky nelze vyrobit, budou muset být zakoupeny. Krystaly jsou velmi křehké, musí se s nimi zacházet opatrně. Chcete-li vytvořit solární baterii, musíte:

1. Vytvořte rám pro solární panely z průhledného materiálu, jako je plexisklo.
2. Udělejte si kufřík z kovového rohu, překližky atd.
3. Krystalické prvky jemně pájejte do obvodu.
4. Umístěte fotobuňky do rámečku.
5. Namontujte kryt.

Obecně existují dva typy solárních článků: monokrystalický a polykrystalický. První z nich jsou odolnější a mají účinnost asi 13%, zatímco druhý z nich selže rychleji, jejich účinnost je o něco nižší - méně než 9%. Monokrystalické fotobuňky však fungují dobře pouze se stabilním tokem sluneční energie, v zamračeném dni se však jejich účinnost výrazně snižuje. Polykrystalické prvky však nesou nejasnosti počasí mnohem lépe.

Výsledná elektřina může být použita k napájení domácích spotřebičů nebo k vytápění místnosti pomocí technologie podlahového vytápění. Ale energie slunce není vhodná pouze pro výrobu elektrické energie. Pomocí sluneční energie můžete ohřívat vodu. O tom v další části článku. Výhody tohoto zdroje energie:

• nevyčerpatelnost;
• nepřítomnost jakéhokoli odpadu nebo hluku při procesu výroby energie;
• autonomie;
• relativně levná údržba;
• progresivita;

Nevýhody této technologie jsou následující:

• vysoké náklady na samotné panely a uvedení do provozu;
• mírné znečištění planety emisemi z výroby;
• drahé baterie;
• nízká účinnost panelů a v důsledku toho potřeba jejich velkého počtu.

Podrobné pokyny pro výrobu solárních panelů v našem dalším materiálu:https://aquatech.tomathouse.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: DIY výroba solárních článků

Hotové baterie jsou samozřejmě umístěny na nejslunnější straně střechy. V tomto případě by mělo být možné nastavit sklon panelu. Například při sněžení by panely měly být umístěny téměř svisle, jinak by vrstva sněhu mohla narušovat provoz baterie nebo je dokonce poškodit.

Návrh a použití solárních kolektorů

Primitivní sluneční kolektor je černá kovová deska umístěná pod tenkou vrstvou průhledné kapaliny. Jak víte ze školního kurzu fyziky, tmavé předměty se zahřívají více než ty světlé. Tato tekutina se pohybuje pomocí čerpadla, ochlazuje desku a současně se zahřívá. Ohřátý kapalný okruh může být umístěn v nádrži připojené ke zdroji studené vody. Zahříváním vody v nádrži se tekutina z kolektoru ochladí. A pak se vrátí. Tento energetický systém tak umožňuje získat konstantní zdroj horké vody, v zimě také horké radiátory.

Dnes existují 3 typy takových zařízení:

• vzduch;
• tubulární;
• byt.

Letecký

Sběrače vzduchu jsou černé desky pokryté sklem nebo průhledným plastem. Kolem těchto desek vzduch přirozeně nebo násilně cirkuluje. Teplý vzduch se používá k vytápění místností v domě nebo k sušení oblečení.

Výhodou je extrémní jednoduchost designu a nízké náklady. Jedinou nevýhodou je použití nucené cirkulace vzduchu. Ale můžete se bez toho obejít.

Trubkové

Trubicové kolektory jsou ve formě několika uspořádaných v řadě skleněných trubic potažených zevnitř materiálem pohlcujícím světlo. Jsou připojeny ke společnému kolektoru a proudí jimi tekutina. Tito sběratelé mají 2 způsoby přenosu přijaté energie: přímé a nepřímé. První metoda se používá v zimě. Druhý je aplikován celoročně. Existuje variace pomocí vakuových trubic: jedna je vložena do druhé a mezi nimi je vytvořeno vakuum.

To je izoluje od prostředí a lépe udržuje přijaté teplo. Výhodou je jednoduchost a spolehlivost. Nevýhody zahrnují vysoké náklady na instalaci.

Byt

Plochý kolektor je nejběžnějším typem. Jako příklad vysvětlil princip fungování těchto zařízení. Výhodou této odrůdy je jednoduchost a levnost ve srovnání s ostatními. Nevýhodou jsou značné tepelné ztráty, než u jiných podtypů netrpí.

Pro zlepšení stávajících solárních systémů navrhli inženýři použití jakéhokoli zrcadla nazývaného rozbočovač. Umožňují zvýšit teplotu vody ze 120 na 200 ° C. Tento poddruh sběratelů se nazývá koncentrace. To je jedna z nejdražších možností, což je samozřejmě nevýhoda.

Kompletní pokyny pro výrobu instalace solárního kolektoru v našem následujícím článku:https://aquatech.tomathouse.com/cs/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Využití větrné energie

Pokud vítr dokáže řídit roje mraků, proč nevyužít svou energii k jiným užitečným věcem? Hledání odpovědi na tuto otázku vedlo inženýry k vytvoření větrného generátoru. Toto zařízení se obvykle skládá z:

• generátor;
• vysoká věž;
• nože, které se otáčí, zachycují vítr;
• baterie
• elektronické řídicí systémy.

Princip činnosti generátoru větru je poměrně jednoduchý. Listy, které se otáčejí od silného větru, otáčí převodovými hřídeli (u obyčejných lidí - převodovka). Jsou připojeny k alternátoru. Převod a generátor jsou umístěny v kolébce nebo jiným způsobem v gondole. Může mít otočný mechanismus. Generátor je připojen k řídicí automatice a ke stupňovému transformátoru napětí. Po transformátoru se napětí, které zvýšilo jeho hodnotu, přivede do obecného napájecího systému.

Protože problematika vytváření větrných generátorů byla studována již dlouhou dobu, existují projekty nejrůznějších návrhů těchto zařízení. Modely s vodorovnou osou rotace zabírají poměrně velký prostor, ale větrné generátory se svislou osou rotace jsou mnohem kompaktnější. Pro efektivní provoz zařízení samozřejmě vyžaduje dostatečně silný vítr.

Výhody:

• nedostatek emisí;
• autonomie;
• využití jednoho z obnovitelných zdrojů;

Nevýhody:

• potřeba stálosti větru;
• vysoká počáteční cena;
• hluk rotace a elektromagnetické záření;
• zabírají velké plochy.

Podrobný průvodce výrobou větrného generátoru do-it-yourself na našem webu:https://aquatech.tomathouse.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Voda jako zdroj energie

Nejznámějším způsobem využití vody k výrobě elektřiny jsou samozřejmě vodní elektrárny. Ale on není jediný.Stále existuje přílivová a aktuální energie. A nyní v pořádku.

Vodní elektrárna je přehrada, ve které je několik protipovodňových zábran pro řízené vypouštění vody. Tyto zámky jsou spojeny s lopatkami turbogenerátorů. Voda teče pod tlakem a otáčí ji, čímž vytváří elektřinu.

Nevýhody:

• záplavy pobřežních oblastí;
• snížení počtu obyvatel řek;
• hluk.

Proudy síly

Tento způsob výroby energie je podobný generátoru větru, s jediným rozdílem v tom, že generátor s obrovskými lopatkami je umístěn přes velký mořský proud. Například Gulf Stream. Ale je to velmi drahé a technicky obtížné. Proto jsou všechny velké projekty stále na papíře. Přesto existují malé, ale probíhající projekty, které prokazují schopnosti tohoto typu energie.

Přílivová energie

Konstrukce elektrárny, která přeměňuje tento druh energie na elektřinu, je obrovská přehrada umístěná v mořském zálivu. V ní jsou otvory, kterými voda proniká na zadní stranu. Jsou spojeny potrubím s elektrickými generátory.

Přílivová elektrárna pracuje následujícím způsobem: během přílivu a odlivu se zvyšuje hladina vody a vytváří se tlak, který může otáčet hřídelí generátoru. Na konci přílivu jsou přítoky uzavřeny a při odlivu, ke kterému dochází po 6 hodinách, jsou vývody otevřeny a proces se opakuje v opačném směru.

Výhody této metody:

• levné služby;
• návnada pro turisty.

Nevýhody:

• značné stavební náklady;
• poškození mořské fauny;
• chyby designu mohou zaplavit okolní města.

Využití bioplynu

Při anaerobním zpracování organického odpadu se uvolňuje tzv. Bioplyn. Výsledkem je směs plynů sestávající z metanu, oxidu uhličitého a sirovodíku. Generátor pro výrobu bioplynu se skládá z:

• uzavřená nádrž;
• šnek pro míchání organického odpadu;
• odbočná trubka pro vykládku odpadní hmoty;
• plniva pro plnění odpadu a vody;
• odbočku, na kterou přijatý plyn dorazí.

Kontejner pro zpracování odpadu je často uspořádán nikoli na povrchu, ale v tloušťce půdy. Aby se zabránilo úniku výsledného plynu, je zcela utěsněn. Je třeba si uvědomit, že v procesu extrakce bioplynu tlak v nádrži neustále stoupá, takže je nutné pravidelně odebírat plyn z nádrže. Výsledkem zpracování je kromě bioplynu také vynikající organické hnojivo užitečné pro pěstování rostlin.

Na zařízení a provozní pravidla takových generátor plynu jsou stanoveny zvýšené bezpečnostní požadavky, protože bioplyn je nebezpečný při vdechování a může explodovat. V některých zemích světa, například v Číně, je však tento způsob výroby energie poměrně rozšířený.

Tento odpad lze použít jako:

• suroviny pro tepelné elektrárny a kogenerační jednotky;
• výměna zemního plynu v kamen, hořácích a kotlích.

Silnými stránkami tohoto typu paliva jsou obnovitelnost a dostupnost surovin pro zpracování, zejména ve vesnicích. Tento typ paliva má několik nevýhod, jako například:

• emise ze spalování;
• nedokonalá technologie výroby;
• cena zařízení na výrobu bioplynu.

Složení a množství bioplynu získaného z odpadu závisí na substrátu. Většina plynu se získává pomocí tuku, obilí, průmyslového glycerinu, čerstvé trávy, siláže atd.Typicky je směs živočišného a rostlinného odpadu přidávána do nádrže, do které je přidána voda. V létě se doporučuje zvýšit vlhkost hmoty na 94-96%, v zimě stačí 88-90% vlhkosti. Voda přiváděná do odpadní nádrže by měla být zahřívána na 35-40 stupňů, jinak se procesy rozkladu zpomalí. Pro udržení tepla je na vnější straně nádrže namontována vrstva izolačního materiálu.

Využití biopaliv (bioplyn)

Činnost tepelného čerpadla je založena na inverzním Carnotově principu. Jedná se o poměrně velké a poněkud složité zařízení, které sbírá tepelnou energii s nízkým potenciálem prostředí a přeměňuje ji na energii s vysokým potenciálem. Tepelná čerpadla se nejčastěji používají k vytápění místností. Zařízení se skládá z:

• vnější obvod s chladicí kapalinou;
• vnitřní obvod s chladicí kapalinou;
• odpařovač;
• kompresor;
• kondenzátor.

Systém také používá freon. Vnější obvod tepelného čerpadla může absorbovat energii z různých prostředí: země, voda, vzduch. Mzdové náklady na jeho vytvoření závisí na typu čerpadla a jeho konfiguraci. Nejobtížnější je uspořádat čerpadlo typu "podzemní voda", ve kterém je vnější obrys vodorovně umístěn v tloušťce půdy, protože vyžaduje velké hloubení. Pokud je poblíž domu rybník, má smysl vytvořit tepelné čerpadlo voda-voda. V tomto případě je vnější obvod jednoduše spuštěn do rybníka.

Účinnost tepelného čerpadla nezávisí tolik na tom, jak vysoká je teplota média, ale na jeho stálosti. Správně navržené a instalované tepelné čerpadlo může domu poskytnout dostatek tepla v zimě i při velmi nízkých teplotách vody, půdy nebo vzduchu. V létě mohou tepelná čerpadla působit jako klimatizace a chlazení domu.

Výhody těchto instalací zahrnují:

• energetická účinnost;
• požární bezpečnost;
• multifunkčnost;
• dlouhá operace až do první generální opravy.

Slabiny takového systému jsou:

• vysoká počáteční cena ve srovnání s jinými způsoby vytápění budovy;
• požadavek na stav napájecí sítě;
• hlučnější než klasický plynový kotel;
• potřeba vrtání.

Video: jak fungují tepelná čerpadla

Související články:

• Geotermální vytápění domácností: klasifikace metod zařízení
• Tepelné čerpadlo: typy provedení a nezávislé zařízení

Jak vidíte, k zajištění tepla a elektřiny pro váš domov můžete využít sluneční energii, vítr a vodu. Každá z metod má své výhody a nevýhody. Nicméně ze všech existujících možností můžete použít metodu, která bude levná i efektivní.

Materiál byl aktualizován 30/30/2018