Alternatyvūs energijos šaltiniai: technologijos apžvalga

Net moksleiviai žino, kad naftos, dujų ir anglies atsargos nėra begalinės. Energijos kainos nuolat kyla, todėl mokėtojai sunkiai atsidūsta ir galvoja apie savo pajamų didinimą. Nepaisant civilizacijos laimėjimų, už miestų ribų yra daug vietų, kur dujos nėra tiekiamos, o kai kuriose vietose nėra net elektros. Toje pačioje vietoje, kur yra tokia galimybė, sistemos įrengimo išlaidos kartais neatitinka gyventojų pajamų lygio. Nenuostabu, kad alternatyvi „pasidaryk pats“ energija šiandien domina tiek didelių, tiek mažų sodybų savininkus ir miestelėnus.

Visas mus supantis pasaulis yra kupinas energijos, kurios yra ne tik žemės dubenyje. Dar mokykloje, geografijos pamokose, mes sužinojome, kad galima efektyviai išnaudoti vėjo, saulės, potvynių, krentančio vandens, žemės šerdies ir kitų panašių energijos nešiklių energiją ištisų šalių ir žemynų mastu. Tačiau naudokite alternatyvūs energijos šaltiniai galima šildyti atskirą namą.

Alternatyvių energijos šaltinių tipai

Tarp natūralių privataus energijos tiekimo šaltinių variantų reikėtų paminėti:

• saulės elementai;
• saulės kolektoriai;
• šilumos siurbliai;
• vėjo generatoriai;
• Vandens energijos sugerties įrenginiai;
• biodujų jėgainės.

Turėdami pakankamai lėšų, galite nusipirkti gatavą vieno iš šių įrenginių modelį ir užsisakyti jo įdiegimą. Atsakydami į vartotojų norus, pramonininkai jau seniai įvaldė saulės baterijų, šilumos siurblių ir kt. Gamybą. Tačiau jų kaina išlieka stabiliai aukšta. Tokius įrenginius galima pasidaryti patiems, sutaupant šiek tiek pinigų, tačiau praleidžiant daugiau laiko ir pastangų.

Vaizdo įrašas: kokia natūrali energija gali būti naudojama

Veikimo principas ir saulės baterijų naudojimas privačiame name

Fizinis reiškinys, kuriuo grindžiamas šio energijos šaltinio veikimo principas, yra fotoelektrinis efektas. Saulės šviesa, krisdama ant jos paviršiaus, išskiria elektronus, kurie sukuria perteklinį krūvį skydelio viduje. Jei prie jo prijungsite akumuliatorių, tada, žaibiškai iškraunant grandinę, atsiras srovė.

Dizainų, galinčių fiksuoti ir paversti saulės energiją, yra daug, įvairių ir nuolat tobulinama.Jau daugelį meistrų, gerinant šių naudingų dizaino tapo puikus hobis. Teminėse parodose tokie entuziastai noriai demonstruoja daugybę naudingų idėjų.

Pagrindas saulės elementas - specialūs kristalai, fiksuojantys energiją. Namuose tokių elementų pagaminti neįmanoma, juos teks įsigyti. Kristalai yra labai trapūs, su jais reikia elgtis atsargiai. Norėdami pagaminti saulės bateriją, turite:

1. Iš skaidrios medžiagos, tokios kaip plexiglass, pagaminkite saulės kolektorių rėmą.
2. Padarykite dėklą iš metalinio kampo, faneros ir kt.
3. Švelniai lituokite kristalinius elementus į grandinę.
4. Įdėkite rėmo fotoelementus.
5. Sumontuokite korpusą.

Apskritai, yra dviejų tipų fotoelementai: monokristaliniai ir polikristaliniai. Pirmieji yra patvaresni ir jų efektyvumas yra apie 13%, o antrieji sugenda greičiau, jų efektyvumas yra šiek tiek mažesnis - mažiau nei 9%. Tačiau vieno krištolo fotoelementai gerai veikia tik esant stabiliam saulės energijos srautui, debesuotą dieną jų efektyvumas tampa daug mažesnis. Tačiau polikristaliniai elementai daug geriau ištveria oro oru.

Gauta elektra gali būti naudojama buitiniams prietaisams maitinti arba kambariui šildyti, naudojant grindų šildymo technologiją. Bet saulės energija tinka ne tik elektros energijai gaminti. Naudodamiesi saulės energija galite šildyti vandenį. Apie tai kitame straipsnio skyriuje. Taigi, šio energijos šaltinio privalumai:

• neišsemiamumas;
• energijos gamybos procese nėra atliekų ar triukšmo;
• autonomija;
• palyginti pigi priežiūra;
• progresyvumas;

Šios technologijos trūkumai yra šie:

• brangios pačios plokštės ir paleidimas;
• nežymus planetos užteršimas gamybos metu išmetamais teršalais;
• brangios baterijos;
• mažas plokščių efektyvumas ir dėl to didelis jų poreikis.

Išsamios saulės kolektorių gamybos instrukcijos iš kitos mūsų medžiagos:https://aquatech.tomathouse.com/lt/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Vaizdo įrašas: „pasidaryk pats“ saulės elementų gamyba

Pagaminti akumuliatoriai, žinoma, dedami ant saulėčiausios stogo pusės. Tokiu atveju turėtų būti įmanoma sureguliuoti skydelio pokrypį. Pvz., Snaigių metu plokštės turėtų būti pastatytos beveik vertikaliai, kitaip sniego sluoksnis gali sutrikdyti akumuliatoriaus darbą ar net juos sugadinti.

Saulės kolektorių projektavimas ir naudojimas

Primityvus saulės kolektorius yra juodo metalo plokštė, dedama po plonu skaidraus skysčio sluoksniu. Kaip žinote iš mokyklos fizikos kurso, tamsūs daiktai įkaista daugiau nei lengvi. Šis skystis juda pompos pagalba, atvėsina plokštelę ir kartu įkaista. Šildomo skysčio kontūras gali būti dedamas į rezervuarą, prijungtą prie šalto vandens šaltinio. Šildant vandenį rezervuare, skystis iš kolektoriaus atvėsta. Ir tada jis grįžta. Taigi ši maitinimo sistema leidžia nuolat gauti karšto vandens, o žiemą - ir karštus radiatorius.

Šiandien yra 3 tipai tokių prietaisų:

• oras;
• vamzdinis;
• butas.

Antena

Oro kolektoriai yra juodos plokštės, padengtos stiklu arba skaidriu plastiku. Aplink šias plokštes oras cirkuliuoja natūraliai arba prievarta. Šiltas oras naudojamas namų patalpoms šildyti arba drabužiams džiovinti.

Privalumas yra nepaprastas dizaino paprastumas ir maža kaina. Vienintelis trūkumas yra priverstinės oro cirkuliacijos naudojimas. Bet jūs galite išsiversti be jo.

Vamzdinis

Vamzdiniai kolektoriai yra kelių išlygintų iš stiklinių vamzdžių, iš vidaus padengtų šviesą sugeriančia medžiaga, pavidalu. Jie yra prijungti prie bendro kolektoriaus ir per juos cirkuliuoja skystis. Tokie kolektoriai turi 2 būdus, kaip perduoti gaunamą energiją: tiesioginį ir netiesioginį. Pirmasis metodas naudojamas žiemą. Antrasis yra taikomas ištisus metus. Yra variantas, naudojant vakuuminius vamzdelius: vienas įstatomas į kitą, o tarp jų sukuriamas vakuumas.

Tai izoliuoja juos nuo aplinkos ir geriau sulaiko gaunamą šilumą. Privalumai yra paprastumas ir patikimumas. Trūkumai apima didelę įrengimo kainą.

Butas

Plokščiasis kolektorius yra labiausiai paplitęs tipas. Būtent jis buvo pavyzdys, paaiškinantis šių prietaisų veikimo principą. Šios veislės privalumas yra paprastumas ir pigiau, palyginti su kitais. Trūkumas yra didelis šilumos nuostolis, nei kiti potipiai nepatiria.

Norėdami patobulinti esamas saulės sistemas, inžinieriai pasiūlė naudoti veidrodį, vadinamą stebulės veidu. Jie leidžia pakelti vandens temperatūrą nuo standartinės 120 iki 200 ° C. Šis kolekcininkų porūšis vadinamas koncentracija. Tai yra vienas iš brangiausių variantų, kuris, be abejo, yra trūkumas.

Kitame straipsnyje pateiktos išsamios saulės kolektorių įrengimo instrukcijos:https://aquatech.tomathouse.com/lt/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Naudojant vėjo energiją

Jei vėjas gali išstumti debesų spiečius, kodėl gi nepanaudoti savo energijos kitiems naudingiems dalykams? Ieškodami atsakymo į šį klausimą, inžinieriai sukūrė vėjo generatorių. Šį įrenginį paprastai sudaro:

• generatorius;
• aukštas bokštas;
• ašmenys, kurie sukasi, gaudydami vėją;
• baterijos
• elektroninės valdymo sistemos.

Vėjo generatoriaus veikimo principas yra gana paprastas. Ašmenys, besisukantys nuo stipraus vėjo, suka transmisijos velenus (paprastiems žmonėms - greičių dėžę). Jie yra prijungti prie kintamosios srovės generatoriaus. Transmisija ir generatorius yra laikiklyje arba, kitu atveju, gondoloje. Jis gali turėti pasukamąjį mechanizmą. Generatorius yra prijungtas prie valdymo automatikos ir laipsniško įtampos transformatoriaus. Po transformatoriaus įtampa, padidinusi jo vertę, suteikiama bendrajai maitinimo sistemai.

Kadangi vėjo generatorių kūrimo klausimai buvo nagrinėjami ilgą laiką, yra pačių įvairiausių šių prietaisų dizaino projektai. Modeliai su horizontalia sukimosi ašimi užima gana didelę erdvę, tačiau vėjo generatoriai su vertikalia sukimosi ašimi yra daug kompaktiškesni. Žinoma, efektyviam prietaiso veikimui reikalingas pakankamai stiprus vėjas.

privalumai:

• išmetamųjų teršalų trūkumas;
• autonomija;
• vieno iš atsinaujinančių išteklių naudojimas;

Trūkumai:

• vėjo pastovumo poreikis;
• aukštos pradinė kaina;
• sukimosi triukšmas ir elektromagnetinė spinduliuotė;
• užima didelius plotus.

Žingsnis po žingsnio „pasidaryk pats“ vėjo generatoriaus gaminimo vadovas mūsų svetainėje:https://aquatech.tomathouse.com/lt/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Vanduo kaip energijos šaltinis

Žinoma, geriausiai žinomas vandens sunaudojimo būdas elektros energijai gaminti yra hidroelektrinės. Bet jis nėra vienintelis.Vis dar yra potvynio ir dabartinės energijos. O dabar tvarka.

Hidroelektrinė yra užtvanka, kurioje yra keli užtvarai kontroliuojamam vandens išleidimui. Šios spynos yra sujungtos su turbogeneratorių ašmenimis. Vanduo, tekėdamas slėgiu, jį sukasi, tokiu būdu gamindamas elektrą.

Trūkumai:

• pakrančių teritorijų potvyniai;
• upių gyventojų skaičiaus sumažėjimas;
• triukšmas.

Stiprumo srovės

Šis energijos generavimo būdas yra panašus į vėjo generatorių, skiriasi tik tuo, kad generatorius su didžiuliais ašmenimis yra pastatytas per didelę jūros srovę. Pavyzdžiui, „Golfo srovė“. Bet tai labai brangu ir techniškai sudėtinga. Todėl visi pagrindiniai projektai vis dar yra popieriuje. Nepaisant to, yra nedidelių, tačiau vykdomų projektų, kurie parodo šios rūšies energijos galimybes.

Potvynio energija

Jėgainės konstrukcija, paversianti šios rūšies energiją elektra, yra didžiulė užtvanka, esanti jūros įlankoje. Jame yra skylių, per kurias vanduo prasiskverbia į galinę pusę. Jie yra sujungti vamzdynu su elektros generatoriais.

Potvynio elektrinė veikia taip: potvynio metu vandens lygis pakyla ir sukuriamas slėgis, kuris gali pasukti generatoriaus veleną. Atoslūgio metu įėjimai uždaromi ir atoslūgio metu, kuris įvyksta po 6 valandų, išleidimo angos atidaromos ir procesas kartojamas priešinga kryptimi.

Šio metodo pranašumai:

• pigi paslauga;
• masalas turistams.

Trūkumai:

• nemažos statybos išlaidos;
• žala jūrų faunai;
• projektavimo klaidos gali sukelti netoliese esančių miestų potvynius.

Biodujų panaudojimas

Anaerobinio organinių atliekų perdirbimo metu išsiskiria vadinamosios biodujos. Rezultatas yra dujų, susidedančių iš metano, anglies dioksido ir vandenilio sulfido mišinys. Biodujų gamybos generatorių sudaro:

• hermetiškas bakas;
• sraigtas organinėms atliekoms maišyti;
• vamzdis, skirtas iškrauti atliekų masę;
• Užpildai atliekoms ir vandeniui užpildyti;
• atšakos vamzdis, ant kurio patenka gautos dujos.

Dažnai konteineris atliekoms perdirbti yra išdėstytas ne ant paviršiaus, o pagal dirvožemio storį. Siekiant užkirsti kelią susidarančių dujų nutekėjimui, jos visiškai užsandarinamos. Reikėtų prisiminti, kad biodujų ištraukimo metu slėgis rezervuare nuolat kyla, todėl iš bako reikia reguliariai imti dujas. Be biodujų, perdirbimo rezultatas yra puiki organinė trąša, naudinga augalams auginti.

Prietaisui ir jo eksploatavimo taisyklėms dujų generatorius keliami griežtesni saugos reikalavimai, nes biodujos yra pavojingos įkvėpus ir gali sprogti. Tačiau kai kuriose pasaulio šalyse, pavyzdžiui, Kinijoje, šis energijos gamybos būdas yra gana paplitęs.

Šis atliekų produktas gali būti naudojamas kaip:

• šiluminių elektrinių ir kogeneracinių jėgainių žaliavos;
• gamtinių dujų pakeitimas krosnyse, degikliuose ir katiluose.

Šio tipo degalų stipriosios pusės yra perdirbamų žaliavų atnaujinamumas ir prieinamumas, ypač kaimuose. Ši kuro rūšis turi keletą trūkumų, tokių kaip:

• degimo metu išmetami teršalai;
• netobulos gamybos technologijos;
• biodujų sukūrimo aparato kainą.

Iš atliekų gaunamų biodujų sudėtis ir kiekis priklauso nuo substrato. Daugiausia dujų gaunama naudojant riebalus, grūdus, pramoninį gliceriną, šviežią žolę, silosą ir kt.Paprastai į rezervuarą dedama gyvulinių ir augalinių atliekų mišinys, į kurį įpilama šiek tiek vandens. Vasarą masės drėgnumą rekomenduojama padidinti iki 94–96%, o žiemą pakanka 88–90% drėgmės. Į atliekų talpyklą tiekiamas vanduo turėtų būti pašildomas iki 35–40 laipsnių, kitaip sulėtėjimo procesai sulėtės. Norėdami išlaikyti šilumą, rezervuaro išorėje yra sumontuotas izoliacinės medžiagos sluoksnis.

Biokuro (biodujų) naudojimas

Šilumos siurblio veikimas grindžiamas atvirkštiniu Carnot principu. Tai gana didelis ir gana sudėtingas prietaisas, kuris surenka mažo potencialo aplinkos šiluminę energiją ir paverčia ją didelio potencialo energija. Dažniausiai šilumos siurbliai naudojami patalpoms šildyti. Prietaisą sudaro:

• išorinė grandinė su aušinimo skysčiu;
• vidinė grandinė su aušinimo skysčiu;
• garintuvas;
• kompresorius;
• kondensatorius.

Sistema taip pat naudoja freoną. Išorinė šilumos siurblio grandinė gali absorbuoti energiją iš įvairių aplinkų: žemės, vandens, oro. Darbo sąnaudos jo sukūrimui priklauso nuo siurblio tipo ir jo konfigūracijos. Sunkiausias dalykas yra sutvarkyti gruntinio vandens siurblį, kurio išorinis kontūras horizontaliai išdėstytas dirvožemio storyje, nes tam reikia didelių žemės darbų. Jei šalia namo yra tvenkinys, prasminga pasidaryti šilumos siurblį „vanduo-vanduo“. Tokiu atveju išorinė grandinė tiesiog nuleidžiama į tvenkinį.

Šilumos siurblio efektyvumas priklauso ne tiek nuo to, kokia aukšta terpės temperatūra, kiek nuo jo pastovumo. Tinkamai suprojektuotas ir sumontuotas šilumos siurblys gali suteikti namui pakankamai šilumos žiemą, net esant labai žemai vandens, žemės ar oro temperatūrai. Vasarą šilumos siurbliai gali veikti kaip oro kondicionierius, vėsinantis namus.

Šių įrenginių pranašumai:

• energijos efektyvumas;
• priešgaisrinė sauga;
• daugiafunkciškumas;
• ilgas veikimas iki pirmojo kapitalinio remonto.

Tokios sistemos trūkumai:

• aukšta pradinė kaina, palyginti su kitais pastato šildymo būdais;
• energijos tiekimo tinklo būklės reikalavimas;
• triukšmingiau nei klasikinis dujinis katilas;
• gręžimo poreikis.

Vaizdo įrašas: kaip veikia šilumos siurbliai

Susiję straipsniai:

• Geoterminis namų šildymas: prietaisų metodų klasifikacija
• Šilumos siurblys: konstrukcijų tipai ir nepriklausomas įrenginys

Kaip matote, norėdami aprūpinti savo namus šiluma ir elektra, galite naudoti saulės energiją, vėją ir vandenį. Kiekvienas iš būdų turi savo privalumų ir trūkumų. Nepaisant to, iš visų esamų variantų galite naudoti metodą, kuris bus ir nebrangus, ir efektyvus.

Medžiaga atnaujinta 2018-01-30