Alternatīvie enerģijas avoti: tehnoloģiju pārskats

Pat skolnieki zina, ka naftas, gāzes un ogļu rezerves nav bezgalīgas. Enerģijas cenas pastāvīgi palielinās, liekot maksātājiem smagi nopūsties un domāt par savu ienākumu palielināšanu. Neskatoties uz civilizācijas sasniegumiem, ārpus pilsētām ir daudz vietu, kur netiek piegādāta gāze, un dažās vietās pat nav elektrības. Tajā pašā vietā, kur pastāv šāda iespēja, sistēmas uzstādīšanas izmaksas dažreiz neatbilst iedzīvotāju ienākumu līmenim. Nav pārsteidzoši, ka alternatīvā enerģija, kas tiek darīta pats, mūsdienās interesē gan lielu, gan mazu lauku māju īpašniekus un pilsētniekus.

Visa pasaule ap mums ir enerģijas pilna, kas atrodas ne tikai zemes zarnās. Atpakaļ skolā, ģeogrāfijas stundās, mēs uzzinājām, ka ir iespējams ar lielu efektivitāti izmantot vēja, saules, plūdmaiņu, krītošā ūdens, zemes kodola un citu līdzīgu enerģijas nesēju enerģiju visu valstu un kontinentu mērogā. Tomēr izmantojiet alternatīvie enerģijas avoti ir iespējams apsildīt atsevišķu māju.

Alternatīvo enerģijas avotu veidi

Starp privāto energoapgādes dabisko avotu iespējām būtu jāatzīmē:

• saules paneļi;
• saules kolektori;
• siltumsūkņi;
• vēja ģeneratori;
• iekārtas ūdens enerģijas absorbcijai;
• biogāzes stacijas.

Ja jums ir pietiekami daudz līdzekļu, jūs varat iegādāties gatavu vienas no šīm ierīcēm modeli un pasūtīt tā uzstādīšanu. Atbildot uz patērētāju vēlmēm, rūpnieki jau sen ir apguvuši saules paneļu, siltumsūkņu uc ražošanu. Tomēr to izmaksas joprojām ir diezgan augstas. Šādas ierīces var veikt pašas, ietaupot naudu, taču tērējot vairāk laika un pūļu.

Video: kādu dabisko enerģiju var izmantot

Darbības princips un saules paneļu izmantošana privātmājā

Fiziskā parādība, uz kuru balstās šī enerģijas avota darbības princips, ir fotoelektriskais efekts. Saules gaisma, krītot uz tās virsmas, izdala elektronus, kas paneļa iekšpusē rada lieko lādiņu. Ja jūs tam pievienojat akumulatoru, tad, pateicoties zibens skaitam ķēdē esošo lādiņu skaitā, parādīsies strāva.

Dizainu, kas spēj uztvert un pārveidot saules enerģiju, ir daudz, dažādi un pastāvīgi uzlabojami.Daudziem amatniekiem šo noderīgo dizainu uzlabošana ir kļuvusi par lielisku hobiju. Tematiskās izstādēs šādi entuziasti labprāt demonstrē daudzas noderīgas idejas.

Pamats saules baterija - īpaši kristāli, kas uztver enerģiju. Mājās šādus elementus nevar izgatavot, tie būs jāpērk. Kristāli ir ļoti trausli, ar tiem jārīkojas uzmanīgi. Lai izgatavotu saules bateriju, jums:

1. No caurspīdīga materiāla, piemēram, plexiglass, izveidojiet saules paneļu rāmi.
2. Izgatavojiet lietu no metāla stūra, saplākšņa utt.
3. Viegli pielodējiet kristāliskos elementus ķēdē.
4. Ievietojiet fotoelementus rāmī.
5. Uzstādiet korpusu.

Kopumā ir divu veidu fotoelementi: monokristāliski un polikristāliski. Pirmie ir izturīgāki un to efektivitāte ir aptuveni 13%, savukārt pēdējie sabojājas ātrāk, to efektivitāte ir nedaudz zemāka - mazāka par 9%. Tomēr viena kristāla fotoelementi labi darbojas tikai ar stabilu saules enerģijas plūsmu, mākoņainā dienā to efektivitāte kļūst daudz zemāka. Bet polikristāliskie elementi daudz labāk pārņem laikapstākļus.

Iegūto elektrību var izmantot sadzīves tehnikas barošanai vai telpas apsildīšanai, izmantojot grīdas apsildes tehnoloģiju. Bet saules enerģija ir piemērota ne tikai elektriskās enerģijas ražošanai. Izmantojot saules enerģiju, jūs varat sildīt ūdeni. Par to nākamajā raksta sadaļā. Tātad, šī enerģijas avota priekšrocības:

• neizsmeļamība;
• enerģijas ražošanas procesā nav atkritumu vai trokšņu;
• autonomija;
• salīdzinoši lēta apkope;
• progresivitāte;

Šīs tehnoloģijas trūkumi ir šādi:

• pašu paneļu un nodošanas ekspluatācijā augstās izmaksas;
• neliels planētas piesārņojums ar ražošanas radītajām emisijām;
• dārgas baterijas;
• paneļu zemā efektivitāte un līdz ar to nepieciešamība pēc liela skaita paneļu.

Sīki izstrādātas instrukcijas saules paneļu ražošanai mūsu nākamajā materiālā:https://aquatech.tomathouse.com/lv/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: DIY saules bateriju izgatavošana

Gatavās baterijas, protams, tiek novietotas jumta saulainākajā pusē. Šajā gadījumā vajadzētu būt iespējai pielāgot paneļa slīpumu. Piemēram, sniegputeņu laikā paneļi jānovieto gandrīz vertikāli, pretējā gadījumā sniega kārta var traucēt akumulatora darbību vai pat tos sabojāt.

Saules kolektoru projektēšana un izmantošana

Primitīvais saules kolektors ir melna metāla plāksne, kas novietota zem plāna caurspīdīga šķidruma slāņa. Kā jūs zināt no skolas fizikas kursa, tumši objekti sakarst vairāk nekā gaiši. Šis šķidrums pārvietojas ar sūkņa palīdzību, atdzesē plāksni un vienlaikus uzsilst. Apsildāmā šķidruma kontūru var ievietot tvertnē, kas savienota ar auksta ūdens avotu. Sildot ūdeni tvertnē, šķidrums no kolektora atdziest. Un tad viņš atgriežas. Tādējādi šī energosistēma ļauj jums iegūt pastāvīgu karstā ūdens avotu, ziemā - arī karstus radiatorus.

Mūsdienās ir 3 šādu ierīču veidi:

• gaiss;
• cauruļveida;
• plakans.

Gaisa

Gaisa savācēji ir melnas plāksnes, kas pārklātas ar stiklu vai caurspīdīgu plastmasu. Ap šīm plāksnēm gaiss cirkulē dabiski vai piespiedu kārtā. Siltu gaisu izmanto mājas telpu apsildīšanai vai drēbju žāvēšanai.

Priekšrocība ir dizaina ārkārtīgā vienkāršība un zemās izmaksas. Vienīgais trūkums ir piespiedu gaisa cirkulācijas izmantošana. Bet jūs varat iztikt bez tā.

Cauruļveida

Cauruļveida kolekcionāri ir vairāku izlīdzinātu stikla cauruļu virknē, kas no iekšpuses pārklāti ar gaismu absorbējošu materiālu. Tie ir savienoti ar kopēju kolektoru, un caur tiem cirkulē šķidrums. Šādiem kolekcionāriem ir 2 veidi, kā pārraidīt saņemto enerģiju: tiešu un netiešu. Pirmo metodi izmanto ziemā. Otro piemēro visu gadu. Izmantojot vakuuma caurules, pastāv variācijas: viena tiek ievietota otrā, un starp tām tiek izveidots vakuums.

Tas tos izolē no apkārtējās vides un labāk saglabā saņemto siltumu. Priekšrocības ir vienkāršība un uzticamība. Trūkumi ietver augstās uzstādīšanas izmaksas.

Plakans

Plakanākais kolektors ir visizplatītākais tips. Tieši viņš kalpoja par piemēru, lai izskaidrotu šo ierīču darbības principu. Šīs šķirnes priekšrocība ir vienkāršība un lētums salīdzinājumā ar citiem. Trūkums ir ievērojams siltuma zudums, nekā citi apakštipi necieš.

Lai uzlabotu esošās saules sistēmas, inženieri ierosināja izmantot sava veida spoguli, ko sauc par rumbu. Tie ļauj paaugstināt ūdens temperatūru no standarta 120 līdz 200 ° C. Šo kolekcionāru pasugu sauc par koncentrāciju. Šī ir viena no dārgākajām iespējām, kas, protams, ir trūkums.

Pilnīgi norādījumi par saules kolektora uzstādīšanu ir mūsu nākamajā rakstā:https://aquatech.tomathouse.com/lv/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Izmantojot vēja enerģiju

Ja vējš spēj vadīt mākoņu barus, kāpēc gan neizmantot savu enerģiju citām noderīgām lietām? Atbildes meklēšana uz šo jautājumu inženieriem lika izveidot vēja ģeneratoru. Šī ierīce parasti sastāv no:

• ģenerators;
• augsts tornis;
• asmeņi, kas griežas, noķerot vēju;
• baterijas
• elektroniskās vadības sistēmas.

Vēja ģeneratora darbības princips ir diezgan vienkāršs. Lāpstiņas, rotējot no spēcīga vēja, pagriež transmisijas vārpstas (parasti cilvēkiem - pārnesumkārbu). Tie ir savienoti ar ģeneratoru. Transmisija un ģenerators atrodas šūpulī vai citā veidā gondolā. Tam var būt pagriežams mehānisms. Ģenerators ir savienots ar vadības automātiku un pastiprinātāja sprieguma transformatoru. Pēc transformatora spriegums, kas ir palielinājis tā vērtību, tiek piešķirts vispārējai barošanas sistēmai.

Tā kā vēja ģeneratoru izveides jautājumi ir pētīti jau ilgu laiku, ir šo ierīču visdažādāko dizainu projekti. Modeļi ar horizontālu rotācijas asi aizņem diezgan lielu vietu, bet vēja ģeneratori ar vertikālu rotācijas asi ir daudz kompakti. Protams, ierīces efektīvai darbībai nepieciešams pietiekami stiprs vējš.

Priekšrocības:

• izmešu trūkums;
• autonomija;
• viena no atjaunojamajiem resursiem izmantošana;

Trūkumi:

• nepieciešamība pēc vēja noturības;
• augsta sākuma cena;
• rotācijas troksnis un elektromagnētiskais starojums;
• aizņem lielas platības.

Detalizēts ceļvedis DIY vēja ģeneratora izgatavošanai mūsu vietnē:https://aquatech.tomathouse.com/lv/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Ūdens kā enerģijas avots

Vislabāk zināmais ūdens izmantošanas veids elektrības ražošanai, protams, ir hidroelektrostacijas. Bet viņš nav vienīgais.Joprojām ir paisuma un pašreizējā enerģija. Un tagad kārtībā.

Hidroelektrostacija ir aizsprosts, kurā ir vairāki applūšanas vārti kontrolētai ūdens novadīšanai. Šīs slēdzenes ir savienotas ar turboģeneratoru asmeņiem. Plūstot zem spiediena, ūdens to vērpj, tādējādi ģenerējot elektrību.

Trūkumi:

• piekrastes teritoriju applūšana;
• upju iedzīvotāju skaita samazināšanās;
• troksnis.

Spēka strāvas

Šī enerģijas ģenerēšanas metode ir līdzīga vēja ģeneratoram, ar vienīgo atšķirību, ka ģenerators ar milzīgām lāpstiņām ir novietots pāri lielai jūras straumei. Piemēram, piemēram, Golfa straume. Bet tas ir ļoti dārgi un tehniski grūti. Tāpēc visi lielākie projekti joprojām ir uz papīra. Neskatoties uz to, ir nelieli, taču notiekoši projekti, kas demonstrē šāda veida enerģijas iespējas.

Plūdmaiņu enerģija

Elektrostacijas dizains, kas šāda veida enerģiju pārvērš elektrībā, ir milzīgs aizsprosts, kas atrodas jūras līcī. Tajā ir caurumi, caur kuriem ūdens nonāk aizmugurē. Tos savieno cauruļvads ar elektriskajiem ģeneratoriem.

Plūdmaiņas elektrostacija darbojas šādi: bēguma laikā paaugstinās ūdens līmenis un tiek radīts spiediens, kas var pagriezt ģeneratora vārpstu. Plūdmaiņas beigās ieejas tiek aizvērtas un bēguma laikā, kas notiek pēc 6 stundām, atveres tiek atvērtas un process tiek atkārtots pretējā virzienā.

Šīs metodes priekšrocības:

• lēts serviss;
• ēsma tūristiem.

Trūkumi:

• ievērojamas būvniecības izmaksas;
• kaitējums jūras faunai;
• dizaina kļūdas var izraisīt tuvējo pilsētu applūšanu.

Biogāzes izmantošana

Organisko atkritumu anaerobās apstrādes laikā izdalās tā saucamā biogāze. Rezultāts ir gāzu maisījums, kas sastāv no metāna, oglekļa dioksīda un sērūdeņraža. Biogāzes ražošanas ģeneratoru veido:

• aizzīmogota tvertne;
• urbums organisko atkritumu sajaukšanai;
• caurule atkritumu masas izkraušanai;
• pildvielas atkritumu un ūdens iepildīšanai;
• filiāles caurule, pa kuru nonāk saņemtā gāze.

Bieži atkritumu konteineru atkritumu pārstrādei izkārto nevis uz virsmas, bet gan augsnes biezumā. Lai novērstu iegūtās gāzes noplūdi, tā ir pilnībā noslēgta. Jāatceras, ka biogāzes ieguves procesā spiediens tvertnē pastāvīgi palielinās, tāpēc ir nepieciešams regulāri ņemt gāzi no tvertnes. Papildus biogāzei pārstrādes rezultāts ir lielisks organiskais mēslojums, kas noderīgs augu audzēšanai.

Uz ierīci un to darbības noteikumiem gāzes ģenerators tiek izvirzītas paaugstinātas drošības prasības, jo biogāze ir bīstama ieelpot un var eksplodēt. Tomēr daudzās pasaules valstīs, piemēram, Ķīnā, šī enerģijas ģenerēšanas metode ir diezgan izplatīta.

Šo atkritumu var izmantot kā:

• izejvielas termoelektrostacijām un koģenerācijas stacijām;
• dabasgāzes nomaiņa krāsnīs, degļos un katlos.

Šāda veida degvielas stiprās puses ir pārstrādes izejvielu atjaunojamība un pieejamība, īpaši ciematos. Šim degvielas veidam ir vairāki trūkumi, piemēram:

• degšanas radītās emisijas;
• nepilnīga ražošanas tehnoloģija;
• biogāzes radīšanas aparāta cena.

No atkritumiem iegūtās biogāzes sastāvs un daudzums ir atkarīgs no pamatnes. Lielāko daļu gāzes iegūst, izmantojot taukus, graudus, rūpniecisko glicerīnu, svaigu zāli, skābbarību utt.Parasti tvertnei pievieno dzīvnieku un augu atkritumu maisījumu, kam pievieno nedaudz ūdens. Vasarā masas mitrumu ieteicams palielināt līdz 94-96%, un ziemā pietiek ar 88-90% mitruma. Ūdens, kas tiek piegādāts atkritumu tvertnei, jāuzsilda līdz 35-40 grādiem, pretējā gadījumā sadalīšanās procesi tiks palēnināti. Lai uzturētu siltumu, tvertnes ārpusē ir uzstādīts izolācijas materiāla slānis.

Biodegvielas (biogāzes) izmantošana

Siltumsūkņa darbība balstās uz apgriezto Carnot principu. Šī ir diezgan liela un diezgan sarežģīta ierīce, kas savāc vides zema potenciāla siltumenerģiju un pārveido to enerģijā ar lielu potenciālu. Visbiežāk siltumsūkņi tiek izmantoti telpu apsildīšanai. Ierīce sastāv no:

• ārējā ķēde ar dzesēšanas šķidrumu;
• iekšējā ķēde ar dzesēšanas šķidrumu;
• iztvaicētājs;
• kompresors;
• kondensators.

Sistēma izmanto arī freonu. Siltumsūkņa ārējā ķēde var absorbēt enerģiju no dažādām vidēm: zemes, ūdens, gaisa. Darba izmaksas tā izveidošanai ir atkarīgas no sūkņa veida un tā konfigurācijas. Visgrūtāk ir noorganizēt "gruntsūdens" tipa sūkni, kurā ārējā kontūra horizontāli atrodas augsnes biezumā, jo tas prasa liela mēroga rakšanu. Ja pie mājas ir dīķis, ir jēga izgatavot ūdens-ūdens siltumsūkni. Šajā gadījumā ārējā ķēde tiek vienkārši nolaista dīķī.

Siltumsūkņa efektivitāte ir atkarīga ne tik daudz no barotnes temperatūras, cik no tās noturības. Pareizi izstrādāts un uzstādīts siltumsūknis ziemā var nodrošināt māju ar pietiekamu siltumu pat ļoti zemā ūdens, zemes vai gaisa temperatūrā. Vasarā siltumsūkņi var darboties kā gaisa kondicionieris, atdzesējot mājas.

Šo instalāciju priekšrocības ietver:

• energoefektivitāte;
• uguns drošība;
• daudzfunkcionalitāte;
• ilga darbība līdz pirmajam kapitālam remontam.

Šādas sistēmas trūkumi ir:

• augsta sākotnējā cena salīdzinājumā ar citām ēkas apkures metodēm;
• prasība pēc energoapgādes tīkla stāvokļa;
• trokšņaināks nekā klasiskais gāzes katls;
• urbšanas nepieciešamība.

Video: kā darbojas siltumsūkņi

Saistītie raksti:

• Mājas apkures ģeotermālā apkure: ierīču metožu klasifikācija
• Siltumsūknis: dizaina veidi un neatkarīga ierīce

Kā redzat, lai nodrošinātu jūsu māju ar siltumu un elektrību, varat izmantot saules enerģiju, vēju un ūdeni. Katrai no metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi. Tomēr no visām esošajām iespējām varat izmantot metodi, kas būs gan lēta, gan efektīva.

Materiāls atjaunināts 2018. gada 30. janvārī