Alternative energikilder: Teknologioversigt

Selv skolebørn ved, at olie-, gas- og kulreserver ikke er uendelige. Energipriserne stiger konstant, hvilket tvinger betalerne til at sukke kraftigt og overveje at øge deres egen indkomst. På trods af civilisationens resultater er der uden for byerne mange steder, hvor der ikke leveres gas, og nogle steder er der ikke engang elektricitet. På det samme sted, hvor en sådan mulighed findes, svarer omkostningerne ved installation af systemet undertiden ikke til indkomstniveauet i befolkningen. Det er ikke overraskende, at gør-det-selv-alternativ energi i dag er af interesse for både ejere af store og små landejendomme og byfolk.

Hele verden omkring os er fuld af energi, som ikke kun er indeholdt i jordens tarm. I skolen, på geografikurser, lærte vi, at det er muligt med høj effektivitet at bruge energien fra vind, sol, tidevand, faldende vand, jordens kerne og andre lignende energibærere i skala fra hele lande og kontinenter. Brug dog alternative energikilder det er muligt at opvarme et separat hus.

Typer af alternative energikilder

Blandt mulighederne for naturlige kilder til privat energiforsyning skal bemærkes:

• solpaneler;
• solfangere;
• varmepumper;
• vindgeneratorer;
• anlæg til absorption af vandenergi;
• biogasanlæg.

Med tilstrækkelige midler kan du købe en færdig model af en af ​​disse enheder og bestille dens installation. I overensstemmelse med forbrugernes ønsker har industrielle længe mestret fremstilling af solcellepaneler, varmepumper osv. Imidlertid forbliver deres omkostninger stabilt høje. Sådanne enheder kan gøres på egen hånd og sparer nogle penge, men bruger mere tid og kræfter.

Video: hvilken naturlig energi der kan bruges

Princippet om drift og brug af solcellepaneler i et privat hus

Det fysiske fænomen, som denne energikildes funktion bygger på, er den fotoelektriske effekt. Sollys, der falder på dens overflade, frigiver elektroner, hvilket skaber en overskydende ladning inde i panelet. Hvis du tilslutter et batteri til det, vises takket være lynet i antallet af opladninger i kredsløbet strøm.

Design, der er i stand til at fange og konvertere solens energi, er mange, varierede og forbedrer konstant.For mange håndværkere er forbedring af disse nyttige design blevet en fremragende hobby. På tematiske udstillinger demonstrerer sådanne entusiaster ivrigt en masse nyttige ideer.

Grundlaget solcelle - specielle krystaller, der fanger energi. Hjemme er det umuligt at fremstille sådanne elementer, de skal købes. Krystallerne er meget skrøbelige, de skal håndteres med omhu. For at fremstille et solbatteri skal du:

1. Lav en ramme til solcellepaneler af et gennemsigtigt materiale, såsom plexiglas.
2. Lav en sag fra et metalhjørne, krydsfiner osv.
3. Lodde de krystallinske elementer forsigtigt ind i kredsløbet.
4. Placer fotocellerne i rammen.
5. Installer hus.

Generelt er der to typer fotoceller: monokrystallinsk og polykrystallinsk. De førstnævnte er mere holdbare og har en virkningsgrad på ca. 13%, mens sidstnævnte mislykkes hurtigere, og deres effektivitet er lidt lavere - mindre end 9%. Enkelt krystal fotoceller fungerer imidlertid kun godt med en stabil strøm af solenergi, på en overskyet dag bliver deres effektivitet meget lavere. Men polykrystallinske elementer bærer vejrens vagaria meget bedre.

Den resulterende elektricitet kan bruges til at drive husholdningsapparater eller til at opvarme et rum ved hjælp af gulvvarmeteknologi. Men solens energi er ikke kun egnet til at generere elektrisk energi. Ved hjælp af solenergi kan du varme op vand. Om dette i næste afsnit af artiklen. Så fordelene ved denne energikilde:

• Uudtømmelighed;
• fraværet af affald eller støj i energiproduktionsprocessen
• autonomi;
• relativt billig vedligeholdelse;
• progressivitet;

Ulemperne ved denne teknologi er som følger:

• de høje omkostninger ved selve panelerne og idriftsættelse;
• let forurening af planeten med emissioner fra produktionen;
• dyre batterier;
• lav effektivitet af panelerne, og som en konsekvens heraf behovet for et stort antal af dem.

Detaljerede instruktioner til fremstilling af solcellepaneler i vores næste materiale:https://aquatech.tomathouse.com/da/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: Fremstilling af DIY solcelle

De færdige batterier placeres naturligvis på den mest solrige side af taget. I dette tilfælde skal det være muligt at justere panelets hældning. For eksempel, under snefald, skal paneler placeres næsten lodret, ellers kan et lag af sne forstyrre batteriets drift eller endda skade dem.

Design og brug af solfangere

Den primitive solfanger er en sort metalplade placeret under et tyndt lag gennemsigtig væske. Som du ved fra skolefysikens kursus, opvarmes mørke genstande mere end lette. Denne væske bevæger sig ved hjælp af en pumpe, afkøler pladen og opvarmes på samme tid. Det opvarmede væskekredsløb kan placeres i en tank, der er tilsluttet en kilde med koldt vand. Ved at opvarme vandet i tanken afkøles væsken fra opsamleren. Og så kommer han tilbage. Således giver dette kraftsystem dig mulighed for at få en konstant kilde med varmt vand, og om vinteren også varme radiatorer.

I dag er der 3 typer af sådanne enheder:

• luft;
• rørformede;
• flad.

Aerial

Luftopsamlere er sorte plader, dækket med glas eller gennemsigtig plast. Omkring disse plader cirkulerer luft naturligt eller med magt. Varm luft bruges til at varme rum i huset eller til at tørre tøj.

Fordelen er den ekstreme enkelhed i design og lave omkostninger. Den eneste ulempe er brugen af ​​tvungen luftcirkulation. Men du kan undvære det.

Tubular

Rørformede samlere er i form af adskillige linjer i en række glasrør belagt med et lysabsorberende materiale indefra. De er forbundet med en fælles opsamler, og væske cirkulerer gennem dem. Sådanne samlere har 2 måder at transmittere den modtagne energi: direkte og indirekte. Den første metode bruges om vinteren. Den anden anvendes året rundt. Der er en variation ved hjælp af vakuumrør: det ene indsættes i det andet, og der dannes et vakuum mellem dem.

Dette isolerer dem fra miljøet og beholder bedre den modtagne varme. Fordelene er enkelhed og pålidelighed. Ulemperne inkluderer de høje installationsomkostninger.

Flad

Fladopsamler er den mest almindelige type. Det var han, der tjente som et eksempel til at forklare princippet om drift af disse enheder. Fordelen ved denne sort er enkelhed og billighed sammenlignet med andre. Ulempen er et betydeligt varmetab end andre undertyper ikke lider.

For at forbedre eksisterende solsystemer foreslog ingeniører at bruge et slags spejl kaldet et hub. De giver dig mulighed for at hæve vandtemperaturen fra standard 120 til 200 ° C. Denne underart af samlere kaldes koncentration. Dette er en af ​​de dyreste muligheder, som naturligvis er en ulempe.

Komplette instruktioner til fremstilling af installationen af ​​en solfanger i vores næste artikel:https://aquatech.tomathouse.com/da/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Brug af vindkraft

Hvis vinden er i stand til at køre svermer af skyer, hvorfor ikke bruge dens energi til andre nyttige ting? Søgningen efter et svar på dette spørgsmål førte til, at ingeniører oprettede en vindgenerator. Denne enhed består normalt af:

• generator;
• højt tårn;
• knive, der roterer og fanger vinden;
• batterier
• elektroniske styresystemer.

Funktionsprincippet for vindgeneratoren er ganske enkelt. Bladene, der roterer fra stærk vind, roterer transmissionsakslerne (hos almindelige mennesker - gearkassen). De er forbundet til en generator. Transmissionen og generatoren er placeret i en vugge eller på en anden måde en gondol. Det kan have en drejningsmekanisme. Generatoren er tilsluttet styreautomaterne og step-up spændingstransformatoren. Efter transformeren gives den spænding, der har øget sin værdi, til det generelle strømforsyningssystem.

Da spørgsmålene om oprettelse af vindgeneratorer er blevet undersøgt i lang tid, er der projekter med de mest forskellige design af disse enheder. Modeller med en vandret rotationsakse optager et ret stort rum, men vindgeneratorer med en lodret rotationsakse er meget mere kompakte. For den effektive betjening af anordningen kræver det naturligvis en tilstrækkelig kraftig vind.

Fordele:

• mangel på emissioner
• autonomi;
• brug af en af ​​vedvarende ressourcer;

Ulemper:

• behovet for konstant vind;
• høj startpris;
• rotationsstøj og elektromagnetisk stråling;
• besætter store områder.

En trin-for-trin-guide til fremstilling af en DIY-vindgenerator på vores hjemmeside:https://aquatech.tomathouse.com/da/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Vand som energikilde

Den bedst kendte måde at bruge vand til at generere elektricitet er naturligvis vandkraftværker. Men han er ikke den eneste.Der er stadig tidevandsenergi og nuværende energi. Og nu i orden.

Et vandkraftværk er en dæmning, hvor der er flere oversvømmelsesporte til kontrolleret vandudledning. Disse låse er forbundet til turbogeneratorernes klinger. Når det strømmer under tryk, spinder vandet det og genererer derved elektricitet.

Ulemper:

• oversvømmelse af kystområder;
• fald i antallet af indbyggere i floder;
• støj.

Styrke strømme

Denne metode til at generere energi ligner en vindgenerator, hvor den eneste forskel er, at en generator med enorme klinger er placeret på tværs af en stor havstrøm. Som f.eks. Golfstrømmen. Men det er meget dyrt og teknisk vanskeligt. Derfor er alle større projekter stadig på papir. Der er dog små, men igangværende projekter, der demonstrerer kapaciteten ved denne type energi.

Tidevandsenergi

Designet af kraftværket, der omdanner denne type energi til elektricitet, er en enorm dæmning beliggende i havbugt. Det har huller, gennem hvilke vand kommer ind i ryggen. De er forbundet med en rørledning med elektriske generatorer.

Tidevandskraftværket fungerer som følger: under højvande stiger vandstanden, og der skabes et tryk, der kan dreje generatorakslen. Ved tidevandets afslutning lukkes indløbene og ved lavvande, der finder sted efter 6 timer, åbnes udløbene, og processen gentages i den modsatte retning.

Fordelene ved denne metode:

• billig service;
• agn til turister.

Ulemper:

• betydelige byggeomkostninger;
• skade på marine fauna;
• designfejl kan forårsage oversvømmelse af byer i nærheden.

Brugen af ​​biogas

Under anaerob behandling af organisk affald frigives den såkaldte biogas. Resultatet er en blanding af gasser, der består af methan, carbondioxid og hydrogensulfid. En generator til produktion af biogas består af:

• forseglet tank;
• skrue til blanding af organisk affald;
• et rør til losning af affaldsmassen
• mund til fyldning af affald og vand;
• et grenrør, hvorpå den modtagne gas ankommer.

Ofte er en beholder til behandling af affald arrangeret ikke på overfladen, men i jordens tykkelse. For at forhindre lækage af den resulterende gas er den helt forseglet. Det skal huskes, at i processen med biogasudvinding stiger trykket i tanken konstant, så der kræves, at der regelmæssigt tages gas fra tanken. Foruden biogas er resultatet af forarbejdningen en fremragende organisk gødning, der er nyttig til dyrkning af planter.

Til enheden og driftsreglerne for sådanne gasgenerator der stilles øgede sikkerhedskrav, da biogas er farligt at indånde og kan eksplodere. I en række lande i verden, for eksempel i Kina, er denne metode til generering af energi imidlertid ganske udbredt.

Dette affaldsprodukt kan bruges som:

• råvarer til termiske kraftværker og kraftvarmeværker;
• udskiftning af naturgas i ovne, brændere og kedler.

Styrkerne ved denne type brændstof er fornybarhed og tilgængelighed, især i landsbyer, af råvarer til forarbejdning. Denne type brændstof har adskillige ulemper, såsom:

• emissioner fra forbrænding
• ufuldkommen produktionsteknologi;
• prisen på apparatet til oprettelse af biogas.

Sammensætningen og mængden af ​​biogas opnået fra affald afhænger af underlaget. De fleste gas opnås ved anvendelse af fedt, korn, industrielt glycerin, frisk græs, ensilage osv.En blanding af animalsk og vegetabilsk affald sættes typisk til tanken, hvortil der tilsættes noget vand. Om sommeren anbefales det at øge massens fugtighed til 94-96%, og om vinteren er 88-90% fugtighed tilstrækkelig. Vandet, der leveres til affaldstanken, skal opvarmes til 35-40 grader, ellers vil nedbrydningsprocesserne blive langsommere. For at opretholde varmen er et lag isoleringsmateriale monteret på ydersiden af ​​tanken.

Brug af biobrændstoffer (biogas)

Virkningen af ​​varmepumpen er baseret på den inverse Carnot princip. Dette er en temmelig stor og temmelig kompleks enhed, der opsamler lavpotentialet termisk energi i miljøet og omdanner den til energi med stort potentiale. Oftest bruges varmepumper til opvarmning af rum. Enheden består af:

• ekstern kredsløb med kølevæske;
• internt kredsløb med kølevæske;
• fordamperen;
• kompressor;
• kondensator.

Systemet bruger også freon. Varmepumpens eksterne kredsløb kan absorbere energi fra forskellige miljøer: jord, vand, luft. Arbejdsomkostninger til dens oprettelse afhænger af pumpetypen og dens konfiguration. Den sværeste at arrangere en pumpe af typen "grundvand", hvor den ydre kontur er vandret placeret i jordens tykkelse, da dette kræver stor udgravning. Hvis der er en dam nær huset, er det fornuftigt at lave en vand-til-vand-varmepumpe. I dette tilfælde sænkes det eksterne kredsløb simpelthen ned i dammen.

Effektiviteten af ​​varmepumpen afhænger ikke så meget af, hvor høj temperaturen på mediet er, men af ​​dens konstant. En korrekt designet og installeret varmepumpe kan give huset nok varme om vinteren, selv ved meget lave temperaturer på vand, jord eller luft. Om sommeren kan varmepumper fungere som et klimaanlæg og køle hjemmet.

Fordelene ved disse installationer inkluderer:

• energieffektivitet;
• brandsikkerhed;
• multifunktionalitet;
• lang drift indtil den første eftersyn.

Svaghederne ved et sådant system er:

• høj startpris i sammenligning med andre metoder til opvarmning af en bygning;
• krav om tilstanden i strømforsyningsnetværket;
• mere støjende end en klassisk gaskedel;
• behovet for boring.

Video: hvordan varmepumper fungerer

Relaterede artikler:

• Geotermisk opvarmning af hjemmet: klassificering af enhedsmetoder
• Varmepumpe: typer design og uafhængig enhed

Som du kan se, kan du bruge solenergi, vind og vand for at give dit hjem varme og elektricitet. Hver af metoderne har sine fordele og ulemper. Ikke desto mindre kan du fra alle eksisterende indstillinger bruge metoden, som vil være både billig og effektiv.

Materiale opdateret 01/30/2018