Vaihtoehtoiset energialähteet: yleiskatsaus tekniikkaan

Jopa koululaiset tietävät, että öljy-, kaasu- ja hiilivarat eivät ole äärettömiä. Energian hinnat nousevat jatkuvasti, mikä saa maksajat huokaamaan voimakkaasti ja pohtimaan omien tulojen kasvattamista. Sivilisaation saavutuksista huolimatta kaupunkien ulkopuolella on monia paikkoja, joissa kaasua ei toimiteta, ja joissain paikoissa ei ole edes sähköä. Samassa paikassa, jossa tällainen mahdollisuus on, järjestelmän asennuksen kustannukset eivät joskus vastaa väestön tulotasoa. Ei ole yllättävää, että tee-se-itse-vaihtoehtoinen energia kiinnostaa nykyään sekä suurten että pienten maalaistalojen omistajia ja kaupunkilaisia.

Koko ympärillämme oleva maailma on täynnä energiaa, jota sisältyy paitsi maan suolistoon. Takaisin kouluun, maantieteen oppitunneille, opimme, että tuulen, auringon, vuoroveden, putoavan veden, maan ytimen ja muiden vastaavien energian kantajien energiaa on mahdollista käyttää tehokkaasti koko maiden ja mantereiden mittakaavassa. Käytä kuitenkin vaihtoehtoiset energialähteet on mahdollista lämmittää erillinen talo.

Vaihtoehtoisten energialähteiden tyypit

Yksityisten energianlähteiden luonnollisten lähteiden vaihtoehdoista tulisi mainita:

• aurinkopaneelit;
• aurinkokeräimet;
• lämpöpumput;
• tuuligeneraattorit;
• Laitteet vesienergian absorbointiin;
• biokaasulaitokset.

Riittävilla varoilla voit ostaa valmiiden mallien yhdestä näistä laitteista ja tilata sen asennuksen. Vastatakseen kuluttajien toiveisiin teollisuusyritykset ovat jo pitkään hallinneet aurinkopaneelien, lämpöpumppujen jne. Valmistuksen. Kuitenkin niiden kustannukset ovat edelleen vakaasti korkeat. Tällaiset laitteet voidaan tehdä yksin, säästää rahaa, mutta viettää enemmän aikaa ja vaivaa.

Video: mitä luonnollista energiaa voidaan käyttää

Toimintaperiaate ja aurinkopaneelien käyttö omakotitalossa

Fysikaalinen ilmiö, johon tämän energialähteen toimintaperiaate perustuu, on valosähköinen vaikutus. Auringonvalo, pudottuaan sen pinnalle, vapauttaa elektroneja, mikä luo ylimääräisen varauksen paneelin sisälle. Jos kytket akun siihen, virta ilmestyy piirin varausten määrän salaman vuoksi.

Suunnitelmia, jotka kykenevät sieppaamaan ja muuttamaan auringon energian, ovat lukuisat, monimuotoiset ja jatkuvasti paranevat.Näiden hyödyllisten kuvioiden parantamisesta on tullut monille kansanmiehille erinomainen harrastus. Temaattisissa näyttelyissä nämä harrastajat osoittavat innokkaasti paljon hyödyllisiä ideoita.

Perusta aurinkokenno - erityiset kiteet, jotka vangitsevat energiaa. Kotona sellaisia ​​elementtejä ei voida valmistaa, ne on ostettava. Kiteet ovat erittäin hauraita, niitä on käsiteltävä varoen. Aurinkoakun valmistamiseksi sinun on:

1. Tee kehys aurinkopaneeleille läpinäkyvästä materiaalista, kuten pleksilasista.
2. Tee kotelo metallinurkasta, vanerista jne.
3. Juota kristalliosat varovasti piiriin.
4. Aseta valokennot kehykseen.
5. Asenna kotelo.

Yleensä valokennoja on kahta tyyppiä: monokiteinen ja monikiteinen. Ensin mainitut ovat kestävämpiä ja niiden hyötysuhde on noin 13%, kun taas jälkimmäiset epäonnistuvat nopeammin, niiden hyötysuhde on hiukan alhaisempi - alle 9%. Yksikiteiset valokennot toimivat kuitenkin hyvin vain vakaalla aurinkoenergian virtauksella, pilvisenä päivänä niiden tehokkuus laskee paljon. Monikiteiset elementit kantavat säähavainnot kuitenkin paljon paremmin.

Tuloksena saatua sähköä voidaan käyttää kodinkoneiden virrankäyttöön tai huoneen lämmittämiseen lattialämmitystekniikalla. Mutta aurinkoenergia ei sovellu vain sähköenergian tuottamiseen. Aurinkoenergian avulla voit lämmittää vettä. Tietoja tästä artikkelin seuraavassa osassa. Joten tämän energialähteen edut:

• inexhaustibility;
• jätteen tai melun puuttuminen energiantuotannossa;
• autonomia;
• suhteellisen halpa huolto;
• progressiivisuuden;

Tämän tekniikan haitat ovat seuraavat:

• itse paneelien ja käyttöönoton korkeat kustannukset;
• maapallon vähäinen pilaantuminen tuotannon päästöillä;
• kalliit akut;
• paneelien alhainen hyötysuhde ja sen seurauksena suuren määrän niiden tarve.

Yksityiskohtaiset ohjeet aurinkopaneelien valmistamiseksi seuraavassa materiaalissamme:https://aquatech.tomathouse.com/fi/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: DIY aurinkokennojen valmistus

Valmiit paristot asetetaan tietenkin katon aurinkoisimmalle puolelle. Tässä tapauksessa paneelin kaltevuuden pitäisi olla mahdollista säätää. Esimerkiksi lumisateiden aikana paneelit on sijoitettava melkein pystysuoraan, muuten lumikerros voi häiritä akun käyttöä tai jopa vaurioittaa niitä.

Aurinkokeräimien suunnittelu ja käyttö

Alkeellinen aurinkokeräin on musta metallilevy, joka on asetettu ohut kerros läpinäkyvää nestettä. Kuten koulufysiikan kurssista tiedät, tummat esineet kuumenevat enemmän kuin vaaleat. Tämä neste liikkuu pumpun avulla, jäähdyttää levyä ja lämpenee samanaikaisesti. Lämmitetty nestepiiri voidaan sijoittaa säiliöön, joka on kytketty kylmän veden lähteeseen. Kuumentamalla vettä säiliössä neste keräimestä jäähtyy. Ja sitten hän tulee takaisin. Siksi tämän sähköjärjestelmän avulla voit saada jatkuvan kuuman veden lähteen ja talvella myös kuumien lämpöpattereiden.

Nykyään sellaisia ​​laitteita on 3 tyyppiä:

• ilmassa;
• putkimainen;
• tasainen.

antenni

Ilmakeräimet ovat mustia levyjä, suljettu lasi tai läpinäkyvä muovi. Näiden levyjen ympärillä ilma kiertää luonnollisesti tai väkisin. Lämpimää ilmaa käytetään talon huoneiden lämmittämiseen tai vaatteiden kuivaamiseen.

Etuna on suunnittelun äärimmäinen yksinkertaisuus ja alhaiset kustannukset. Ainoa haittapuoli on pakotetun ilmankierron käyttö. Mutta voit tehdä ilman sitä.

Putkimainen

Putkimaiset keräilijät ovat useiden linjassa lasiputkien sarjassa, jotka on päällystetty sisäpuolelta valoa absorboivalla materiaalilla. Ne on kytketty yhteiseen kollektoriin ja neste kiertää niiden läpi. Tällaisilla keräimillä on 2 tapaa siirtää vastaanotettua energiaa: suoraa ja epäsuoraa. Ensimmäistä menetelmää käytetään talvella. Toista sovelletaan ympäri vuoden. Tyhjiöputkien avulla on ero: yksi työnnetään toiseen ja niiden väliin luodaan tyhjiö.

Tämä eristää ne ympäristöstä ja pitää paremmin vastaanotetun lämmön. Etuja ovat yksinkertaisuus ja luotettavuus. Haittapuolia ovat korkeat asennuskustannukset.

tasainen

Litteä keräin on yleisin tyyppi. Hän oli esimerkki selittäessään näiden laitteiden toimintaperiaatetta. Tämän lajikkeen etuna on yksinkertaisuus ja edullisuus muihin verrattuna. Haittapuoli on merkittävä lämpöhäviö kuin muut alatyypit eivät kärsi.

Olemassa olevien aurinkokunnan parantamiseksi insinöörit ehdottivat eräänlaista peiliä, jota kutsutaan napaksi. Niiden avulla voit nostaa veden lämpötilaa normaaleista 120 ° C. Tätä keräilijöiden alalajia kutsutaan keskittymäksi. Tämä on yksi kalleimmista vaihtoehdoista, mikä on tietysti haittapuoli.

Täydelliset ohjeet aurinkokeräimen asennuksen valmistuksesta seuraavassa artikkelissamme:https://aquatech.tomathouse.com/fi/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Tuulivoiman käyttäminen

Jos tuuli kykenee ajamaan pilvien parvia, miksi et käytä energiaa muihin hyödyllisiin asioihin? Tähän kysymykseen vastauksen etsiminen johti insinöörejä luomaan tuuligeneraattorin. Tämä laite koostuu yleensä:

• generaattori;
• korkea torni;
• pyörivät terät, kiinnittäen tuulta;
• akut
• elektroniset ohjausjärjestelmät.

Tuulengeneraattorin toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Voimakkaalta tuulelta pyörivät terät pyörittävät voimansiirtoakseleita (tavallisissa ihmisissä - vaihdelaatikko). Ne on kytketty laturiin. Voimansiirto ja generaattori sijaitsevat telineessä tai toisella tavalla gondolilla. Siinä voi olla kääntyvä mekanismi. Generaattori on kytketty ohjausautomaattiin ja lisäysjännitemuuntajaan. Muuntajan jälkeen arvo, joka on lisännyt arvoa, annetaan yleiselle virransyöttöjärjestelmälle.

Koska tuuligeneraattoreiden luomista koskevia kysymyksiä on tutkittu jo pitkään, on olemassa laitteita, joiden malleja on monipuolisin. Vaakatasoisella pyörimisakselilla varustetut mallit vievät melko suuren tilan, mutta pystysuuntaisen pyörimisakselin tuulengeneraattorit ovat paljon kompakteja. Tietysti laitteen tehokas toiminta vaatii riittävän voimakkaan tuulen.

edut:

• päästöjen puute;
• autonomia;
• yhden uusiutuvan luonnonvarojen käyttö;

haitat:

• tuulen pysyvyyden tarve;
• korkea lähtöhinta;
• pyörimismelu ja sähkömagneettinen säteily;
• miehittää suuria alueita.

Vaiheittainen opas DIY-tuuligeneraattorin valmistamiseksi verkkosivustollemme:https://aquatech.tomathouse.com/fi/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Vesi energianlähteenä

Tunnetuin tapa käyttää vettä sähkön tuottamiseen on tietysti vesivoimalaitokset. Mutta hän ei ole ainoa.Siellä on edelleen vuoroveden energiaa ja nykyistä energiaa. Ja nyt kunnossa.

Vesivoimalaitos on pato, jossa on useita tulva-alueita hallitulle vedenpoistolle. Nämä lukot on kytketty turbogeneraattorien siipiin. Paineen alaisena virtaava vesi kehrää sitä, tuottaen siten sähköä.

haitat:

• rannikkoalueiden tulvat;
• jokien asukasmäärän väheneminen;
• melu.

Voimavirrat

Tämä energiantuotantomenetelmä on samanlainen kuin tuuligeneraattori, ja ainoa ero on, että valtavilla terillä varustettu generaattori asetetaan suuren merivirran poikki. Kuten esimerkiksi Gulf Stream. Mutta se on erittäin kallis ja teknisesti vaikea. Siksi kaikki suuret projektit ovat edelleen paperilla. Siitä huolimatta on olemassa pieniä, mutta meneillään olevia hankkeita, jotka osoittavat tämän tyyppisen energian kyvyt.

Vuorovesienergia

Voimalaitoksen suunnittelu, joka muuttaa tämän tyyppisen energian sähköksi, on valtava pado, joka sijaitsee merenlahdella. Siinä on reikiä, joiden läpi vesi menee takaisin. Ne yhdistetään putkilinjalla sähkögeneraattoreilla.

Vuorovesivoimalaitos toimii seuraavasti: laskuveden aikana vedenkorkeus nousee ja syntyy paine, joka voi pyörittää generaattoriakselia. Vuoroveden lopussa sisääntulot suljetaan ja laskuvedessä, joka tapahtuu 6 tunnin kuluttua, poistoaukot avataan ja prosessi toistetaan vastakkaiseen suuntaan.

Tämän menetelmän edut:

• halpa palvelu;
• syötti turisteille.

haitat:

• merkittävät rakennuskustannukset;
• vahingot meren eläimistöön;
• suunnitteluvirheet voivat aiheuttaa lähellä olevien kaupunkien tulvia.

Biokaasun käyttö

Orgaanisen jätteen anaerobisen käsittelyn aikana vapautuu ns. Biokaasua. Tuloksena on seos kaasuja, jotka koostuvat metaanista, hiilidioksidista ja rikkivedystä. Biokaasun tuotannon generaattori koostuu:

• suljettu säiliö;
• kaira orgaanisen jätteen sekoittamiseen;
• putki jätemassan purkamiseksi;
• suut jätteiden ja veden täyttämiseen;
• haaraputki, jolle vastaanotettu kaasu saapuu.

Usein jätteen käsittelyä varten tarkoitettu säiliö ei ole järjestetty pinnalle, vaan maaperän paksuuteen. Tuloksena olevan kaasun vuotamisen estämiseksi se on suljettu kokonaan. On syytä muistaa, että biokaasun uuttoprosessissa paine säiliössä nousee jatkuvasti, joten kaasua on otettava säännöllisesti säiliöstä. Biokaasun lisäksi prosessoinnin tulos on erinomainen orgaaninen lannoite, joka on hyödyllinen kasvien kasvattamiseen.

Laitteeseen ja niiden käytösääntöihin kaasugeneraattori tiukempia turvallisuusvaatimuksia asetetaan, koska biokaasu on vaarallista hengittää ja voi räjähtää. Joissakin maailman maissa, esimerkiksi Kiinassa, tämä energiantuotantomenetelmä on kuitenkin melko yleinen.

Tätä jätetuotetta voidaan käyttää:

• lämpövoimalaitosten ja yhteistuotantolaitosten raaka-aineet;
• maakaasun korvaaminen uuneissa, polttimissa ja kattiloissa.

Tämän tyyppisten polttoaineiden vahvuuksia ovat jalostettavaksi tarkoitettujen raaka-aineiden saatavuus ja etenkin kylissä. Tämän tyyppisellä polttoaineella on useita haittoja, kuten:

• palamisen päästöt;
• epätäydellinen tuotantotekniikka;
• biokaasun valmistuslaitteen hinta.

Jätteistä saadun biokaasun koostumus ja määrä riippuu substraatista. Suurin osa kaasusta saadaan käyttämällä rasvaa, viljaa, teollista glyseriiniä, tuoretta ruohoa, säilörehua jne.Tyypillisesti säiliöön lisätään eläin- ja kasviperäisen jätteen seos, johon lisätään vähän vettä. Kesällä on suositeltavaa nostaa massan kosteus 94-96%: iin, ja talvella 88-90% kosteudesta riittää. Jätesäiliöön syötetty vesi tulee lämmittää 35–40 asteeseen, muuten hajoamisprosessit hidastuvat. Lämmön ylläpitämiseksi säiliön ulkopuolelle asennetaan kerros eristävää materiaalia.

Biopolttoaineiden (biokaasun) käyttö

Lämpöpumpun toiminta perustuu käänteiseen Carnot-periaatteeseen. Tämä on melko suuri ja melko monimutkainen laite, joka kerää ympäristön matalan potentiaalin lämpöenergian ja muuntaa sen korkean potentiaalin energiaksi. Lämpöpumppuja käytetään useimmiten huoneiden lämmittämiseen. Laite koostuu:

• ulkoinen piiri jäähdytysnesteellä;
• sisäinen piiri jäähdytysnesteellä;
• höyrystimen;
• kompressori;
• kondensaattori.

Järjestelmä käyttää myös freonia. Lämpöpumpun ulkoinen piiri voi absorboida energiaa useista ympäristöistä: maasta, vedestä, ilmasta. Sen luomiseen tarvittavat työvoimakustannukset riippuvat pumpun tyypistä ja sen kokoonpanosta. Vaikein on järjestää tyyppiä "pohjavesi" oleva pumppu, jonka ulkomuoto on vaakasuorassa maaperän paksuudessa, koska se vaatii laajamittaisia ​​kaivauksia. Jos talon lähellä on lampi, on järkevää tehdä vesi-vesi-lämpöpumppu. Tällöin ulkopiiri lasketaan yksinkertaisesti lampiin.

Lämpöpumpun tehokkuus ei riippuu niinkään väliaineen korkeasta lämpötilasta, vaan sen vakiosta. Oikein suunniteltu ja asennettu lämpöpumppu voi tarjota talolle tarpeeksi lämpöä talvella, jopa erittäin alhaisissa veden, maan tai ilman lämpötiloissa. Kesällä lämpöpumput voivat toimia ilmastointina, jäähdyttäen kotia.

Näiden asennusten etuihin kuuluu:

• energiatehokkuus;
• paloturvallisuus;
• monitoiminnallisuus;
• pitkä käyttö ensimmäiseen kunnostukseen saakka.

Tällaisen järjestelmän heikkoudet ovat:

• korkea lähtöhinta verrattuna muihin rakennuksen lämmitysmenetelmiin;
• vaatimus virransyöttöverkon tilasta;
• meluisampi kuin klassinen kaasukattila;
• porauksen tarve.

Video: miten lämpöpumput toimivat

Aiheeseen liittyvät artikkelit:

• Kodin geoterminen lämmitys: laitemenetelmien luokittelu
• Lämpöpumppu: tyypit malleissa ja itsenäinen laite

Kuten huomaat, voit käyttää kotiisi lämpöä ja sähköä käyttämällä aurinkoenergiaa, tuulta ja vettä. Jokaisella menetelmällä on edut ja haitat. Kaikista nykyisistä vaihtoehdoista voit kuitenkin käyttää menetelmää, joka on sekä edullinen että tehokas.

Materiaali päivitetty 30.01.2018