מקורות אנרגיה חלופיים: סקירת טכנולוגיה

אפילו תלמידי בתי ספר יודעים כי עתודות הנפט, הגז והפחם אינם אינסופיים. מחירי האנרגיה עולים ללא הרף, וגורמים לשולמים להיאנח בכבדות ולחשוב להגדיל את הכנסתם. למרות הישגי הציביליזציה, מחוץ לערים ישנם מקומות רבים שלא מספקים גז, ובמקומות מסוימים אין חשמל אפילו. באותו מקום בו קיימת הזדמנות כזו, עלות התקנת המערכת לעיתים אינה תואמת את רמת ההכנסה של האוכלוסייה. אין זה מפתיע כי אנרגיה חלופית של עשה זאת בעצמך מעניינת כיום הן את בעלי הבתים הגדולים והקטנים והן את תושבי העיר.

כל העולם שסביבנו מלא אנרגיה, שאינה כלולה רק במעי האדמה. בחזרה בבית הספר, בשיעורי הגיאוגרפיה, למדנו שאפשר להשתמש ביעילות גבוהה באנרגיה של רוח, שמש, גאות ושפל, מים נופלים, ליבת כדור הארץ וספקי אנרגיה דומים אחרים בסדר גודל של מדינות ויבשות שלמות. עם זאת להשתמש מקורות אנרגיה חלופיים אפשרי לחימום בית נפרד.

סוגי מקורות אנרגיה חלופיים

יש לציין בין האפשרויות למקורות טבעיים לאספקת אנרגיה פרטית:

• פנלים סולאריים;
• קולטי שמש;
• משאבות חום;
• מחוללי רוח;
• מתקנים לספיגת אנרגיית מים;
• מפעלי ביוגז.

בכספים מספיקים תוכלו לקנות דגם מוכן של אחד מהמכשירים הללו ולהזמין את התקנתו. בתגובה לרצונם של הצרכנים, התעשיינים כבר שלטו בייצור לוחות סולאריים, משאבות חום וכו '. עם זאת, עלותם נותרה גבוהה ביציבות. ניתן לבצע מכשירים כאלה בעצמם, לחסוך קצת כסף, אך לבזבז יותר זמן ומאמץ.

וידאו: באיזו אנרגיה טבעית ניתן להשתמש

עקרון הפעולה והשימוש בפאנלים סולאריים בבית פרטי

התופעה הפיזית שעליה מבוסס יסוד הפעולה של מקור אנרגיה זה היא האפקט הפוטואלקטרי. אור השמש, הנופל על פני השטח שלו, משחרר אלקטרונים, מה שיוצר מטען עודף בתוך הפאנל. אם אתה מחבר אליו סוללה, אז בזכות הברק במספר המטענים במעגל, יופיע זרם.

עיצובים המסוגלים ללכוד ולהמיר את אנרגיית השמש הם רבים, מגוונים ומשתפרים כל העת.עבור בעלי מלאכה רבים, שיפור עיצובים שימושיים אלה הפך לתחביב מצוין. בתערוכות נושאיות, חובבים כאלה מפגינים בשקיקה הרבה רעיונות מועילים.

הבסיס תא סולרי - גבישים מיוחדים הלוכדים אנרגיה. בבית אי אפשר לייצר אלמנטים כאלה, יהיה עליהם לרכוש אותם. הגבישים שבירים מאוד, יש לטפל בהם בזהירות. כדי ליצור סוללה סולארית, עליכם:

1. הכינו מסגרת לפאנלים סולאריים מחומר שקוף, כמו פרספקס.
2. הכין מארז מפינת מתכת, דיקט וכו '.
3. מלחם בעדינות את האלמנטים הגבישיים למעגל.
4. הנח את תאי הצילום במסגרת.
5. התקן דיור.

באופן כללי, ישנם שני סוגים של תאים פוטו: חד-גבישי ופולי-קריסטלי. הראשונים עמידים יותר ובעלי יעילות של כ -13%, ואילו האחרונים נכשלים מהר יותר, יעילותם מעט נמוכה יותר - פחות מ -9%. עם זאת, תאים פוטו-גבישיים עובדים טוב רק עם זרימה יציבה של אנרגיה סולארית, ביום מעונן יעילותם הופכת להיות נמוכה בהרבה. אבל אלמנטים פולי-קריסטליים נושאים את גחמות מזג האוויר הרבה יותר טוב.

ניתן להשתמש בחשמל המתקבל לחשמל מכשירי חשמל ביתיים או לחימום חדר בטכנולוגיית חימום תת רצפתי. אך אנרגיית השמש אינה מתאימה רק לייצור אנרגיה חשמלית. בעזרת אנרגיה סולארית תוכלו לחמם מים. על כך בחלק הבא של המאמר. אז, היתרונות של מקור אנרגיה זה:

• בלתי נדלה;
• היעדר פסולת או רעש בתהליך ייצור אנרגיה;
• אוטונומיה;
• תחזוקה זולה יחסית;
• התקדמות;

החסרונות של טכנולוגיה זו הם כדלקמן:

• העלות הגבוהה של הפאנלים עצמם והזמנתם;
• זיהום קל של כדור הארץ עם פליטות מייצור;
• סוללות יקרות;
• יעילות נמוכה של הפאנלים, וכתוצאה מכך, הצורך במספר גדול מהם.

הוראות מפורטות לייצור פאנלים סולאריים בחומר הבא שלנו:https://aquatech.tomathouse.com/iw/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

וידאו: ייצור תאים סולאריים DIY

סוללות מוגמרות מונחות, כמובן, בצד הכי סנאי של הגג. במקרה זה, צריך להיות אפשרי להתאים את נטיית הלוח. לדוגמה, במהלך שלגיים, יש להציב לוחות כמעט אנכיים, אחרת שכבת שלג עלולה להפריע לפעולת הסוללה או אפילו לפגוע בהם.

תכנון ושימוש בקולטי שמש

אספן השמש הפרימיטיבי הוא פלטת מתכת שחורה המונחת מתחת לשכבה דקה של נוזל שקוף. כידוע מהקורס לפיזיקה בבית הספר, חפצים כהים מתחממים יותר מאשר חפצים קלים. נוזל זה נע בעזרת משאבה, מקרר את הצלחת ומתחמם במקביל. ניתן להציב את מעגל הנוזל המחומם במיכל המחובר למקור מים קרים. על ידי חימום המים במיכל, הנוזל מהאספן מתקרר. ואז הוא חוזר. כך, מערכת כוח זו מאפשרת לכם לקבל מקור קבוע של מים חמים, ובחורף גם רדיאטורים חמים.

כיום ישנם 3 סוגים של מכשירים כאלה:

• אוויר;
• צינורי;
• שטוח.

אנטנה

קולטי אוויר הם צלחות שחורות, מכוסות זכוכית או פלסטיק שקוף. סביב צלחות אלה אוויר מסתובב באופן טבעי או בכוח. אוויר חם משמש לחימום חדרים בבית או לייבוש בגדים.

היתרון הוא הפשטות הקיצונית של העיצוב ועלות נמוכה. החיסרון היחיד הוא השימוש במחזור אוויר מאולץ. אבל אתה יכול להסתדר בלעדיו.

צינורי

אספנים צינוריים הם בצורת כמה מיושרים בסדרה של צינורות זכוכית מצופים מבפנים בחומר סופג אור. הם מחוברים לאספן משותף ונוזל מסתובב דרכם. לאספנים כאלה יש שתי דרכים להעברת האנרגיה שהתקבלה: ישירות ועקיפות. השיטה הראשונה משמשת בחורף. השני מיושם כל השנה. יש וריאציה באמצעות צינורות ואקום: האחד מוכנס לשני ונוצר ואקום ביניהם.

זה מבודד אותם מהסביבה ושומר טוב יותר על החום שמתקבל. היתרונות הם פשטות ואמינות. החסרונות כוללים את עלות ההתקנה הגבוהה.

שטוח

אספן שטוח הוא הסוג הנפוץ ביותר. הוא שימש דוגמא להסביר את עקרון הפעולה של המכשירים הללו. היתרון של מגוון זה הוא פשטות וזילות בהשוואה לאחרים. החיסרון הוא איבוד חום משמעותי משאר תת הסוגים האחרים אינם סובלים.

כדי לשפר את מערכות השמש הקיימות, הציעו המהנדסים להשתמש במעין מראה הנקראת רכזת. הם מאפשרים לך להעלות את טמפרטורת המים מ -120 ל -200 מעלות צלזיוס. תת-מין זה של אספנים נקרא ריכוז. זו אחת האפשרויות היקרות ביותר, שהיא כמובן חסרון.

הוראות מלאות לייצור התקנת קולטי שמש במאמר הבא שלנו:https://aquatech.tomathouse.com/iw/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

באמצעות כוח רוח

אם הרוח מסוגלת להניע נחילי עננים, מדוע לא להשתמש באנרגיה שלה לדברים מועילים אחרים? החיפוש אחר תשובה לשאלה זו הוביל למהנדסים ליצור גנרטור רוח. מכשיר זה מורכב בדרך כלל מ:

• גנרטור;
• מגדל גבוה;
• להבים המסתובבים ותופסים את הרוח;
• סוללות
• מערכות בקרה אלקטרוניות.

עקרון הפעולה של מחולל הרוח הוא די פשוט. הלהבים, מסתובבים מרוחות חזקות, מסובבים את פירי התמסורת (אצל אנשים נפוצים - תיבת ההילוכים). הם מחוברים אלטרנטור. התמסורת והגנרטור נמצאים בעריסה או בדרך אחרת בגונדולה. יתכן שיש לו מנגנון מסתובב. הגנרטור מחובר לאוטומטיקה לבקרה ולשנאי מתח העלייה. לאחר השנאי, המתח שהגדיל את ערכו ניתן למערכת אספקת החשמל הכללית.

מאז הנושאים של יצירת גנרטורים רוח נחקרים במשך זמן רב, ישנם פרויקטים של העיצובים המגוונים ביותר של מכשירים אלה. דגמים עם ציר סיבוב אופקי תופסים חלל גדול למדי, אך מחוללי רוח עם ציר סיבוב אנכי הם הרבה יותר קומפקטיים. כמובן שלפעולה אפקטיבית של המכשיר דורש רוח חזקה מספיק.

יתרונות:

• חוסר פליטות;
• אוטונומיה;
• שימוש במשאבים מתחדשים;

חסרונות:

• הצורך בקביעות הרוח;
• מחיר התחלתי גבוה;
• רעשי סיבוב וקרינה אלקטרומגנטית;
• תופסים שטחים גדולים.

מדריך שלב אחר שלב להכנת מחולל רוח DIY עשה זאת באתר האינטרנט שלנו:https://aquatech.tomathouse.com/iw/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

מים כמקור אנרגיה

הדרך הידועה ביותר להשתמש במים לייצור חשמל היא כמובן תחנות כוח הידרואלקטריות. אבל הוא לא היחיד.יש עדיין אנרגיה גאות ושפל ואנרגיה נוכחית. ועכשיו לפי הסדר.

תחנת כוח הידרואלקטרית היא סכר בו יש כמה שערי שיטפון להזרמת מים מבוקרת. מנעולים אלה מחוברים ללהבי הטורבוגנרטורים. זורמים בלחץ ומים מסתובבים אותו ובכך מייצרים חשמל.

חסרונות:

• שיטפון של אזורי החוף;
• ירידה במספר תושבי הנהרות;
• רַעַשׁ.

זרמי כוח

שיטה זו לייצור אנרגיה דומה לגנרטור רוח, כאשר ההבדל היחיד הוא שגנרטור עם להבי ענק ממוקם על פני זרם ימי גדול. כמו למשל נחל המפרץ. אבל זה יקר מאוד וקשה טכנית. לכן, כל הפרויקטים העיקריים עדיין על הנייר. עם זאת, ישנם פרויקטים קטנים אך מתמשכים המדגימים את יכולות אנרגיה מסוג זה.

אנרגיה גאות ושפל

תכנון תחנת הכוח, שהופכת אנרגיה מסוג זה לחשמל, היא סכר ענק הממוקם במפרץ הים. יש בו חורים שדרכם חודרים מים לצד האחורי. הם מחוברים באמצעות צינור עם גנרטורים חשמליים.

תחנת הכוח של הגאות והשפל פועלת באופן הבא: בזמן הגאות גבוהה מפלס המים עולה ונוצר לחץ שיכול לסובב את ציר הגנרטור. בסוף הגאות הכניסה סגורה ובגאות נמוכה, המתרחשת לאחר 6 שעות, השקעים נפתחים והתהליך חוזר בכיוון ההפוך.

היתרונות של שיטה זו:

• שירות זול;
• פיתיון לתיירים.

חסרונות:

• עלויות בנייה משמעותיות;
• פגיעה בחי הטבע הימי;
• שגיאות עיצוב יכולות לגרום להצפות של ערים קרובות.

יישום ביוגז

במהלך עיבוד אנאירובי של פסולת אורגנית, מה שנקרא ביוגז משתחרר. התוצאה היא תערובת של גזים המורכבים מתאן, פחמן דו חמצני ומימן גופרתי. הגנרטור לייצור ביוגז מורכב מ:

• מיכל אטום;
• מקדח לערבוב פסולת אורגנית;
• צינור לפריקת מסת הפסולת;
• חומרי מילוי למילוי פסולת ומים;
• צינור ענף עליו מגיע הגז שהתקבל.

לעתים קרובות, מיכל לעיבוד פסולת מסודר לא על פני השטח, אלא בעובי האדמה. על מנת למנוע דליפת הגז הנוצר הוא אטום לחלוטין. יש לזכור שבתהליך הפקת ביוגז הלחץ במיכל עולה ללא הרף, ולכן נדרש לקחת את הגז באופן קבוע מהמיכל. בנוסף לביוגז, תוצאת העיבוד היא דשן אורגני מצוין שימושי לגידול צמחים.

למכשיר וכללי ההפעלה של כזה מחולל גז מוגבלות דרישות בטיחות מוגברות מכיוון שביוגז מסוכן לשאיפה ועלול להתפוצץ. עם זאת, בחלק ממדינות העולם, למשל, בסין, שיטה זו לייצור אנרגיה נפוצה למדי.

ניתן להשתמש במוצר פסולת זה כ:

• חומרי גלם לתחנות כוח תרמיות ולמתקני קוגנרציה;
• החלפת גז טבעי בתנורים, מבערים ודודים.

נקודות החוזק של סוג דלק זה הן התחדשות וזמינות, בעיקר בכפרים, של חומרי גלם לעיבוד. לדלק מסוג זה ישנם מספר חסרונות, כגון:

• פליטות בעירה;
• טכנולוגיית ייצור לא מושלמת;
• מחיר המנגנון ליצירת ביוגז.

ההרכב וכמות הביוגז המתקבלת מפסולת תלויה במצע. מרבית הגז מתקבל באמצעות שומן, תבואה, גליצרין תעשייתי, דשא טרי, תחמיץ וכו '.בדרך כלל, תערובת של פסולת מן החי והצומח מתווספת למיכל, אליו מוסיפים מעט מים. בקיץ מומלץ להגדיל את לחות המסה ל 94-96%, ובחורף 88-90% מהלחות מספיקים. יש לחמם את המים המסופקים למכל הפסולת ל 35-40 מעלות, אחרת יאטו תהליכי הפירוק. כדי לשמור על חום, מותקן שכבה של חומר בידוד בחלקו החיצוני של המיכל.

השימוש בדלקים ביולוגיים (ביוגז)

פעולת משאבת החום מבוססת על עיקרון קרנו ההפוך. זהו מכשיר די גדול ומורכב למדי, האוסף אנרגיה תרמית בעלת פוטנציאל נמוך בסביבה וממיר אותה לאנרגיה בעלת פוטנציאל גבוה. לרוב, משאבות חום משמשות לחימום חדרים. המכשיר מורכב מ:

• מעגל חיצוני עם נוזל קירור;
• מעגל פנימי עם נוזל קירור;
• מְאַדֶה;
• מַדחֵס;
• קַבָּל.

המערכת משתמשת גם בפריון. המעגל החיצוני של משאבת החום יכול לקלוט אנרגיה מסביבות שונות: אדמה, מים, אוויר. עלויות העבודה ליצירתו תלויות בסוג המשאבה והתצורה שלה. הדבר הקשה ביותר הוא לסדר משאבת מי תהום, בה קווי המתאר החיצוניים ממוקמים אופקית בעובי האדמה, מכיוון שהדבר מצריך עבודות עפר בהיקף גדול. אם יש בריכה ליד הבית, הגיוני ליצור משאבת חום מים-מים. במקרה זה, המעגל החיצוני פשוט מורד לבריכה.

היעילות של משאבת החום תלויה לא כל כך בגובה הטמפרטורה של המדיום, אלא בקביעות שלה. משאבת חום שתוכננה ומותקנת כראוי יכולה לספק לבית מספיק חום בחורף, אפילו בטמפרטורות נמוכות מאוד של מים, יבשה או אוויר. בקיץ משאבות חום יכולות לשמש כמזגן, ולקירור הבית.

היתרונות במתקנים אלה כוללים:

• חסכון באנרגיה;
• בטיחות אש;
• רב תכליתיות;
• פעולה ארוכה עד השיפוץ הראשון.

חולשותיה של מערכת כזו הן:

• מחיר התחלתי גבוה בהשוואה לשיטות אחרות לחימום מבנה;
• דרישה למצב רשת אספקת החשמל;
• רועש יותר מדוד גז קלאסי;
• הצורך בקידוח.

וידאו: איך משאבות חום עובדות

מאמרים קשורים:

• חימום ביתי גיאותרמי: סיווג שיטות התקנים
• משאבת חום: סוגי עיצובים ומכשירים עצמאיים

כפי שאתה יכול לראות, על מנת לספק לביתך חום וחשמל, אתה יכול להשתמש באנרגיה סולארית, רוח ומים. לכל אחת מהשיטות יתרונות וחסרונות. עם זאת, מכל האפשרויות הקיימות תוכלו להשתמש בשיטה, אשר תהיה גם זולה וגם יעילה.

חומר מעודכן 01/30/2018