Sources d'énergie alternatives: aperçu technologique

Même les écoliers savent que les réserves de pétrole, de gaz et de charbon ne sont pas infinies. Les prix de l'énergie augmentent constamment, obligeant les payeurs à soupirer fortement et à penser à augmenter leurs propres revenus. Malgré les réalisations de la civilisation, en dehors des villes, il existe de nombreux endroits où le gaz n'est pas fourni, et dans certains endroits, il n'y a même pas d'électricité. Au même endroit où une telle opportunité existe, le coût d'installation du système ne correspond parfois pas toujours au niveau de revenu de la population. Il n'est pas surprenant que les énergies alternatives de bricolage intéressent aujourd'hui à la fois les propriétaires de grandes et petites maisons de campagne et les citadins.

Le monde entier autour de nous est plein d'énergie, qui n'est pas seulement contenue dans les entrailles de la terre. À l'école, lors des cours de géographie, nous avons appris qu'il était possible d'utiliser avec une grande efficacité l'énergie du vent, du soleil, des marées, des chutes d'eau, du noyau terrestre et d'autres vecteurs énergétiques similaires à l'échelle de pays et de continents entiers. Cependant, utilisez sources d'énergie alternatives il est possible de chauffer une maison séparée.

Types de sources d'énergie alternatives

Parmi les options pour les sources naturelles d'approvisionnement privé en énergie, il convient de noter:

• panneaux solaires;
• capteurs solaires;
• pompes à chaleur;
• générateurs éoliens;
• installations d'absorption d'énergie hydrique;
• usines de biogaz.

Avec des fonds suffisants, vous pouvez acheter un modèle prêt à l'emploi de l'un de ces appareils et commander son installation. Répondant aux souhaits des consommateurs, les industriels maîtrisent depuis longtemps la fabrication de panneaux solaires, de pompes à chaleur, etc. Cependant, leur coût reste stable. De tels appareils peuvent être réalisés seuls, ce qui permet d'économiser de l'argent, mais de consacrer plus de temps et d'efforts.

Vidéo: quelle énergie naturelle peut être utilisée

Le principe de fonctionnement et l'utilisation de panneaux solaires dans une maison privée

Le phénomène physique sur lequel repose le principe de fonctionnement de cette source d'énergie est l'effet photoélectrique. La lumière du soleil, tombant sur sa surface, libère des électrons, ce qui crée une charge excessive à l'intérieur du panneau. Si vous y connectez une batterie, puis grâce à la foudre dans le nombre de charges dans le circuit, le courant apparaîtra.

Les conceptions capables de capter et de convertir l'énergie du soleil sont nombreuses, variées et en constante amélioration.Pour de nombreux artisans, l'amélioration de ces conceptions utiles est devenue un excellent passe-temps. Lors d'expositions thématiques, ces passionnés présentent volontiers de nombreuses idées utiles.

La base cellule photovoltaïque - cristaux spéciaux qui captent l'énergie. À la maison, il est impossible de fabriquer de tels éléments, ils devront être achetés. Les cristaux sont très fragiles, ils doivent être manipulés avec précaution. Pour fabriquer une batterie solaire, vous devez:

1. Faites un cadre pour panneaux solaires à partir d'un matériau transparent, tel que le plexiglas.
2. Fabriquez une caisse à partir d'un coin métallique, de contreplaqué, etc.
3. Souder doucement les éléments cristallins dans le circuit.
4. Placez les photocellules dans le cadre.
5. Installez le boîtier.

En général, il existe deux types de photocellules: monocristalline et polycristalline. Les premiers sont plus durables et ont une efficacité d'environ 13%, tandis que les seconds échouent plus rapidement, leur efficacité est légèrement inférieure - moins de 9%. Cependant, les photocellules monocristallines ne fonctionnent bien qu'avec un flux stable d'énergie solaire, par temps nuageux, leur efficacité devient beaucoup plus faible. Mais les éléments polycristallins supportent beaucoup mieux les caprices de la météo.

L'électricité produite peut être utilisée pour alimenter des appareils électroménagers ou pour chauffer une pièce à l'aide de la technologie de chauffage par le sol. Mais l'énergie du soleil ne convient pas seulement à la génération d'énergie électrique. En utilisant l'énergie solaire, vous pouvez chauffer l'eau. À ce sujet dans la section suivante de l'article. Ainsi, les avantages de cette source d'énergie:

• inépuisabilité;
• l'absence de déchets ou de bruit dans le processus de production d'énergie;
• autonomie;
• entretien relativement bon marché;
• progressivité;

Les inconvénients de cette technologie sont les suivants:

• le coût élevé des panneaux eux-mêmes et de la mise en service;
• légère pollution de la planète avec émissions de production;
• batteries chères;
• la faible efficacité des panneaux et, par conséquent, la nécessité d'un grand nombre d'entre eux.

Instructions détaillées pour la fabrication de panneaux solaires dans notre prochain matériau:https://aquatech.tomathouse.com/fr/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Vidéo: fabrication de cellules solaires DIY

Les batteries finies sont placées, bien sûr, sur le côté le plus ensoleillé du toit. Dans ce cas, il devrait être possible de régler l'inclinaison du panneau. Par exemple, pendant les chutes de neige, les panneaux doivent être placés presque verticalement, sinon une couche de neige peut interférer avec le fonctionnement de la batterie ou même les endommager.

Conception et utilisation de capteurs solaires

Le capteur solaire primitif est une plaque de métal noir placée sous une fine couche de liquide transparent. Comme vous le savez du cours de physique de l'école, les objets sombres chauffent plus que les objets légers. Ce fluide se déplace à l'aide d'une pompe, refroidit la plaque et se réchauffe en même temps. Le circuit de liquide chauffé peut être placé dans un réservoir relié à une source d'eau froide. En chauffant l'eau du réservoir, le fluide du collecteur se refroidit. Et puis il revient. Ainsi, ce système d'alimentation vous permet d'obtenir une source constante d'eau chaude, et en hiver également des radiateurs chauds.

Aujourd'hui, il existe 3 types de tels appareils:

• air;
• tubulaire;
• plat.

Aérien

Les collecteurs d'air sont des plaques noires recouvertes de verre ou de plastique transparent. Autour de ces plaques, l'air circule naturellement ou de force. L'air chaud est utilisé pour chauffer les pièces de la maison ou pour sécher les vêtements.

L'avantage est l'extrême simplicité de conception et son faible coût. Le seul inconvénient est l'utilisation de la circulation d'air forcée. Mais vous pouvez vous en passer.

Tubulaire

Les collecteurs tubulaires se présentent sous la forme de plusieurs alignés dans une série de tubes en verre recouverts de l'intérieur d'un matériau absorbant la lumière. Ils sont connectés à un collecteur commun et le fluide y circule. Ces collecteurs ont 2 modes de transmission de l'énergie reçue: directe et indirecte. La première méthode est utilisée en hiver. Le second est appliqué toute l'année. Il existe une variation à l'aide de tubes à vide: l'un est inséré dans l'autre et un vide est créé entre eux.

Cela les isole de l'environnement et retient mieux la chaleur reçue. Les avantages sont la simplicité et la fiabilité. Les inconvénients incluent le coût élevé d'installation.

Plat

Le collecteur plat est le type le plus courant. C'est lui qui a servi d'exemple pour expliquer le principe de fonctionnement de ces appareils. L'avantage de cette variété est la simplicité et le bon marché par rapport aux autres. L'inconvénient est une perte de chaleur importante que ne subissent pas les autres sous-types.

Pour améliorer les systèmes solaires existants, les ingénieurs ont proposé d'utiliser une sorte de miroir appelé hub. Ils vous permettent d'élever la température de l'eau de 120 à 200 ° C standard. Cette sous-espèce de collectionneurs est appelée concentration. C'est l'une des options les plus chères, ce qui, bien sûr, est un inconvénient.

Instructions complètes pour la fabrication de l'installation d'un capteur solaire dans notre prochain article:https://aquatech.tomathouse.com/fr/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Utiliser l'énergie éolienne

Si le vent est capable de conduire des nuées de nuages, pourquoi ne pas utiliser son énergie pour d'autres choses utiles? La recherche d'une réponse à cette question a conduit les ingénieurs à créer une éolienne. Cet appareil comprend généralement:

• Générateur;
• haute tour;
• lames qui tournent, attrapent le vent;
• batteries
• systèmes de commande électroniques.

Le principe de fonctionnement de l'éolienne est assez simple. Les pales, tournant à partir de vents forts, font tourner les arbres de transmission (chez les gens ordinaires - la boîte de vitesses). Ils sont connectés à un alternateur. La transmission et le générateur sont situés dans un berceau ou, d'une autre manière, une gondole. Il peut avoir un mécanisme pivotant. Le générateur est connecté à la commande automatique et au transformateur élévateur de tension. Après le transformateur, la tension qui a augmenté sa valeur est donnée au système d'alimentation général.

Les problèmes de création d'éoliennes étant étudiés depuis longtemps, il existe des projets de conception les plus divers de ces appareils. Les modèles à axe de rotation horizontal occupent un espace assez important, mais les éoliennes à axe de rotation vertical sont beaucoup plus compactes. Bien entendu, pour que le fonctionnement efficace de l'appareil nécessite un vent suffisamment fort.

Avantages:

• manque d'émissions;
• autonomie;
• l'utilisation d'une des ressources renouvelables;

Désavantages:

• le besoin de constance du vent;
• prix de départ élevé;
• bruit de rotation et rayonnement électromagnétique;
• occupent de grandes surfaces.

Un guide étape par étape pour fabriquer une éolienne DIY sur notre site Web:https://aquatech.tomathouse.com/fr/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

L'eau comme source d'énergie

La manière la plus connue d'utiliser l'eau pour produire de l'électricité est, bien sûr, les centrales hydroélectriques. Mais il n'est pas le seul.Il y a encore de l'énergie marémotrice et de l'énergie actuelle. Et maintenant en ordre.

Une centrale hydroélectrique est un barrage dans lequel il y a plusieurs vannes pour une évacuation contrôlée de l'eau. Ces écluses sont reliées aux pales des turbogénérateurs. Coulant sous pression, l'eau la fait tourner, générant ainsi de l'électricité.

Désavantages:

• inondation des zones côtières;
• diminution du nombre d'habitants des rivières;
• bruit.

Courants de force

Cette méthode de génération d'énergie est similaire à une éolienne, à la seule différence qu'un générateur avec d'énormes pales est placé à travers un grand courant marin. Comme le Gulf Stream, par exemple. Mais c'est très cher et techniquement difficile. Par conséquent, tous les grands projets sont encore sur papier. Néanmoins, il existe de petits projets, mais en cours, qui démontrent les capacités de ce type d'énergie.

L'énergie marémotrice

La conception de la centrale électrique, qui transforme ce type d'énergie en électricité, est un énorme barrage situé dans la baie maritime. Il a des trous à travers lesquels l'eau pénètre dans le dos. Ils sont reliés par un pipeline avec des générateurs électriques.

La centrale marémotrice fonctionne comme suit: à marée haute, le niveau de l'eau monte et une pression est créée qui peut faire tourner l'arbre du générateur. À la fin de la marée, les entrées sont fermées et à marée basse, ce qui se produit après 6 heures, les sorties sont ouvertes et le processus est répété dans le sens opposé.

Les avantages de cette méthode:

• service bon marché;
• appât pour les touristes.

Désavantages:

• coûts de construction importants;
• dommages à la faune marine;
• des erreurs de conception peuvent provoquer des inondations dans les villes voisines.

L'utilisation du biogaz

Lors du traitement anaérobie des déchets organiques, le soi-disant biogaz est libéré. Le résultat est un mélange de gaz composé de méthane, de dioxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène. Le générateur pour la production de biogaz se compose de:

• réservoir scellé;
• vis sans fin pour mélanger les déchets organiques;
• tuyau de dérivation pour décharger la masse de déchets;
• charges pour remplir les déchets et l'eau;
• un tuyau de dérivation sur lequel arrive le gaz reçu.

Souvent, un conteneur pour le traitement des déchets n'est pas disposé en surface, mais dans l'épaisseur du sol. Pour éviter toute fuite du gaz résultant, il est complètement scellé. Il faut se rappeler que dans le processus d'extraction du biogaz, la pression dans le réservoir augmente constamment, par conséquent, le gaz doit être prélevé régulièrement du réservoir. En plus du biogaz, le résultat du traitement est un excellent engrais organique utile pour la culture des plantes.

À l'appareil et aux règles de fonctionnement de ces générateur de gaz des exigences de sécurité accrues sont imposées, car le biogaz est dangereux à inhaler et peut exploser. Cependant, dans certains pays du monde, par exemple en Chine, cette méthode de production d'énergie est assez répandue.

Ces déchets peuvent être utilisés comme:

• matières premières pour centrales thermiques et centrales de cogénération;
• remplacement du gaz naturel dans les poêles, brûleurs et chaudières.

Les points forts de ce type de combustible sont la renouvelabilité et la disponibilité, notamment dans les villages, de matières premières à transformer. Ce type de carburant présente plusieurs inconvénients, tels que:

• émissions de combustion;
• technologie de production imparfaite;
• le prix de l'appareil de production de biogaz.

La composition et la quantité de biogaz provenant des déchets dépendent du substrat. La majeure partie du gaz est obtenue à l'aide de graisses, de céréales, de glycérine industrielle, d'herbe fraîche, d'ensilage, etc.En règle générale, un mélange de déchets animaux et végétaux est ajouté au réservoir, auquel de l'eau est ajoutée. En été, il est recommandé d'augmenter l'humidité de la masse à 94-96%, et en hiver, 88-90% d'humidité est suffisante. L'eau fournie au réservoir de déchets doit être chauffée à 35-40 degrés, sinon les processus de décomposition seront ralentis. Pour maintenir la chaleur, une couche de matériau isolant est montée à l'extérieur du réservoir.

L'utilisation de biocarburants (biogaz)

L'action de la pompe à chaleur est basée sur le principe inverse de Carnot. Il s'agit d'un appareil assez grand et plutôt complexe qui recueille l'énergie thermique à faible potentiel de l'environnement et la convertit en énergie à fort potentiel. Le plus souvent, les pompes à chaleur sont utilisées pour chauffer les pièces. L'appareil comprend:

• circuit externe avec liquide de refroidissement;
• circuit interne avec liquide de refroidissement;
• évaporateur;
• compresseur;
• condensateur.

Le système utilise également du fréon. Le circuit externe de la pompe à chaleur peut absorber l'énergie de divers environnements: terre, eau, air. Les coûts de main-d'œuvre pour sa création dépendent du type de pompe et de sa configuration. Le plus difficile à aménager une pompe du type "nappe phréatique", dont le contour extérieur est situé horizontalement dans l'épaisseur du sol, car cela nécessite des fouilles à grande échelle. S'il y a un étang près de la maison, il est logique de faire une pompe à chaleur eau-eau. Dans ce cas, le circuit extérieur est simplement abaissé dans l'étang.

L'efficacité de la pompe à chaleur ne dépend pas tant de la hauteur de la température du fluide, mais de sa constance. Une pompe à chaleur correctement conçue et installée peut fournir à la maison suffisamment de chaleur en hiver, même à de très basses températures de l'eau, du sol ou de l'air. En été, les pompes à chaleur peuvent faire office de climatiseur et rafraîchir la maison.

Les avantages de ces installations comprennent:

• efficacité énergétique;
• la sécurité incendie;
• multifonctionnalité;
• longue opération jusqu'à la première révision.

Les faiblesses d'un tel système sont:

• prix initial élevé par rapport aux autres méthodes de chauffage d'un bâtiment;
• exigence pour l'état du réseau d'alimentation;
• plus bruyant qu'une chaudière à gaz classique;
• le besoin de forage.

Vidéo: comment fonctionnent les pompes à chaleur

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Comme vous pouvez le voir, pour alimenter votre maison en chaleur et en électricité, vous pouvez utiliser l'énergie solaire, le vent et l'eau. Chacune des méthodes a ses avantages et ses inconvénients. Néanmoins, parmi toutes les options existantes, vous pouvez utiliser la méthode, qui sera à la fois peu coûteuse et efficace.

Matériel mis à jour le 30/01/2018