Alternative energikilder: teknologioversikt

Selv skolebarn vet at reservene til olje, gass og kull ikke er uendelige. Energiprisene stiger stadig, noe som får betalerne til å sukke tungt og tenke på å øke egeninntekten. Til tross for prestasjonene med sivilisasjonen, er det utenfor byene mange steder der det ikke tilføres gass, og noen steder er det ikke engang strøm. På samme sted der en slik mulighet eksisterer, tilsvarer noen ganger kostnadene for å installere systemet ikke inntektsnivået i befolkningen. Det er ikke overraskende at gjør-det-selv-alternativ energi er av interesse i dag for både eierne av store og små landshus, og innbyggerne.

Hele verden rundt oss er full av energi, som ikke bare er inne i jordens tarmer. Tilbake på skolen, på geografikurs, lærte vi at det er mulig å bruke energi med vindkraft, sol, tidevann, fallende vann, jordens kjerne og andre lignende energibærere i stor skala fra hele land og kontinenter med høy effektivitet. Bruk imidlertid alternative energikilder det er mulig å varme opp et eget hus.

Typer av alternative energikilder

Blant alternativene for naturlige energikilder skal:

• solcellepaneler;
• solfangere;
• varmepumper;
• vind generatorer;
• installasjoner for absorpsjon av vannenergi;
• biogassanlegg.

Med tilstrekkelige midler kan du kjøpe en ferdig modell av en av disse enhetene og bestille installasjon. I samsvar med forbrukernes ønsker har industrimenn lenge behersket produksjonen av solcellepaneler, varmepumper, etc. Kostnadene er fortsatt stabile. Slike enheter kan gjøres på egen hånd, og sparer litt penger, men bruker mer tid og krefter.

Video: hvilken naturlig energi som kan brukes

Prinsippet om drift og bruk av solcellepaneler i et privat hus

Det fysiske fenomenet som prinsippet om drift av denne energikilden er basert på er den fotoelektriske effekten. Sollys, som faller på overflaten, frigjør elektroner, som skaper en overflødig ladning inne i panelet. Hvis du kobler et batteri til det, vil takket være lynet i antall ladninger i kretsen vises strøm.

Motiver som er i stand til å fange opp og konvertere solens energi er mange, varierte og forbedrer stadig.For mange folkehåndverkere har forbedring av disse nyttige designene blitt en utmerket hobby. På tematiske utstillinger demonstrerer slike entusiaster villig mange nyttige ideer.

Grunnlaget solcelle - spesielle krystaller som fanger energi. Hjemme kan ikke slike elementer lages, de må kjøpes. Krystallene er veldig skjøre, de må håndteres med forsiktighet. For å lage et solbatteri, må du:

1. Lag en ramme for solcellepaneler av et gjennomsiktig materiale, for eksempel pleksiglass.
2. Lag en sak fra et metallhjørne, kryssfiner osv.
3. Lodde de krystallinske elementene forsiktig inn i kretsen.
4. Plasser fotocellene i rammen.
5. Installer hus.

Generelt er det to typer solceller: monokrystallinsk og polykrystallinsk. De førstnevnte er mer holdbare og har en virkningsgrad på omtrent 13%, mens sistnevnte mislykkes raskere, deres effektivitet er litt lavere - mindre enn 9%. Imidlertid fungerer enkeltkrystallfotoceller bare bra med en stabil strøm av solenergi, på en overskyet dag blir effektiviteten deres mye lavere. Men polykrystallinske elementer bærer værens vagarer mye bedre.

Den resulterende strømmen kan brukes til å drive husholdningsapparater eller til å varme opp et rom ved bruk av gulvvarmeteknologi. Men solens energi er ikke bare egnet til å generere elektrisk energi. Ved å bruke solenergi kan du varme opp vann. Om dette i neste seksjon av artikkelen. Så fordelene med denne energikilden:

• inexhaustibility;
• fraværet av avfall eller støy i prosessen med energiproduksjon;
• autonomi;
• relativt billig vedlikehold;
• progressiveness;

Ulempene med denne teknologien er som følger:

• høye kostnadene for selve panelene og igangkjøring;
• svak forurensning av planeten med utslipp fra produksjonen;
• dyre batterier;
• lav effektivitet av panelene, og som en konsekvens av behovet for et stort antall av dem.

Detaljerte instruksjoner for produksjon av solcellepaneler i vårt neste materiale:https://aquatech.tomathouse.com/no/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: DIY solcelleproduksjon

Ferdige batterier er selvfølgelig plassert på den mest solrike siden av taket. I dette tilfellet skal det være mulig å justere helningen på panelet. Under snøfall bør paneler for eksempel plasseres nesten vertikalt, ellers kan et lag med snø forstyrre batteridriften eller til og med skade dem.

Design og bruk av solfangere

Den primitive solfangeren er en svart metallplate plassert under et tynt lag med transparent væske. Som du vet fra skolefysikkurs, varmer mørke gjenstander opp mer enn lette. Denne væsken beveger seg ved hjelp av en pumpe, kjøler platen og varmes opp samtidig. Den oppvarmede væskekretsen kan plasseres i en tank koblet til en kald kilde. Ved å varme opp vannet i tanken, avkjøles væsken fra oppsamleren. Og så kommer han tilbake. Dermed lar dette kraftsystemet deg få en konstant kilde med varmt vann, og om vinteren også varme radiatorer.

I dag er det tre typer slike enheter:

• luft;
• rør;
• flat.

Aerial

Luftsamlere er svarte plater dekket med glass eller gjennomsiktig plast. Rundt disse platene sirkulerer luft naturlig eller med kraft. Varm luft brukes til å varme opp rom i huset eller til å tørke klær.

Fordelen er den ekstreme enkelheten i design og lave kostnader. Den eneste ulempen er bruken av tvangssirkulasjon. Men du kan klare deg uten det.

Tubular

Rørformede samlere er i form av flere på linje i en serie glassrør belagt fra innsiden med lysabsorberende materiale. De er koblet til en felles oppsamler og væske sirkulerer gjennom dem. Slike samlere har to måter å overføre den mottatte energien: direkte og indirekte. Den første metoden brukes om vinteren. Den andre brukes året rundt. Det er en variasjon ved å bruke vakuumrør: det ene settes inn i det andre og det opprettes et vakuum mellom dem.

Dette isolerer dem fra miljøet og beholder bedre den mottatte varmen. Fordeler er enkelhet og pålitelighet. Ulempene inkluderer de høye installasjonskostnadene.

Flat

Flat samler er den vanligste typen. Det var han som tjente som et eksempel for å forklare prinsippet om drift av disse enhetene. Fordelen med denne variasjonen er enkelhet og billighet sammenlignet med andre. Ulempen er betydelig varmetap enn andre undertyper ikke lider.

For å forbedre eksisterende solsystemer, foreslo ingeniører å bruke et slags speil kalt et nav. De gjør det mulig å heve temperaturen i vannet fra standard 120 til 200 ° C. Denne underarten til samlere kalles konsentrasjon. Dette er et av de dyreste alternativene, som selvfølgelig er en ulempe.

Komplette instruksjoner for produksjon av installasjon av en solfanger i vår neste artikkel:https://aquatech.tomathouse.com/no/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Bruker vindkraft

Hvis vinden er i stand til å drive sky av sverd, hvorfor ikke bruke energien til andre nyttige ting? Letingen etter et svar på dette spørsmålet førte til at ingeniører opprettet en vindgenerator. Denne enheten består vanligvis av:

• generator;
• høyt tårn;
• blader som roterer og fanger vinden;
• batterier
• elektroniske styringssystemer.

Prinsippet for drift av vindgeneratoren er ganske enkelt. Bladene, som roterer fra sterk vind, roterer girakslene (hos vanlige mennesker - girkassen). De er koblet til en generator. Overføringen og generatoren er plassert i en vugge eller på en annen måte en gondol. Det kan ha en svingbar mekanisme. Generatoren er koblet til kontrollautomater og opptrappingsspenningstransformator. Etter transformatoren blir spenningen som har økt verdien gitt til det generelle strømforsyningssystemet.

Siden problemene med å lage vindgeneratorer har blitt studert i lang tid, er det prosjekter med den mest forskjellige utformingen av disse enhetene. Modeller med en horisontal rotasjonsakse opptar en ganske stor plass, men vindgeneratorer med en vertikal rotasjonsakse er mye mer kompakte. For effektiv drift av enheten krever selvfølgelig en tilstrekkelig sterk vind.

Fordeler:

• mangel på utslipp;
• autonomi;
• bruk av en av fornybare ressurser;

ulemper:

• behovet for konstant vinden;
• høy startpris;
• rotasjonsstøy og elektromagnetisk stråling;
• okkuperer store områder.

En trinn-for-trinn-guide for produksjon av en gjør-det-selv vindgenerator på vår hjemmeside:https://aquatech.tomathouse.com/no/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Vann som energikilde

Den mest kjente måten å bruke vann på for å generere strøm er naturligvis vannkraftverk. Men han er ikke den eneste.Det er fremdeles tidevannsenergi og strøm. Og nå i orden.

Et vannkraftverk er en demning der det er flere flomgater for kontrollert utslipp av vann. Disse låsene er koblet til turbogeneratorene. Rennende under trykk, vann surrer det, og genererer dermed strøm.

ulemper:

• flom av kystområder;
• nedgang i antall innbyggere i elvene;
• bråk.

Styrkesstrømmer

Denne metoden for å generere energi ligner på en vindgenerator, med den eneste forskjellen at en generator med enorme kniver er plassert over en stor havstrøm. Slik som for eksempel Golfstrømmen. Men det er veldig dyrt og teknisk vanskelig. Derfor er alle større prosjekter fremdeles på papiret. Likevel er det små, men pågående prosjekter som demonstrerer evnene til denne typen energi.

Tidevannsenergi

Utformingen av kraftverket, som gjør denne typen energi til elektrisitet, er en stor demning som ligger i havbukta. Det er hull i det vann trenger gjennom til baksiden. De er forbundet med en rørledning med elektriske generatorer.

Tidevannskraftverket fungerer som følger: under høyvann stiger vannstanden og det opprettes trykk som kan rotere generatorakselen. På slutten av tidevannet er innløpene lukket og ved lavvann, som oppstår etter 6 timer, åpnes utløpene og prosessen gjentas i motsatt retning.

Fordelene med denne metoden:

• billig service;
• agn for turister.

ulemper:

• betydelige byggekostnader;
• skade på marin fauna;
• designfeil kan føre til oversvømmelse av byer i nærheten.

Søknad om biogass

Under anaerob prosessering av organisk avfall frigjøres den såkalte biogassen. Resultatet er en blanding av gasser bestående av metan, karbondioksid og hydrogensulfid. Generatoren for biogassproduksjon består av:

• forseglet tank;
• skrue for blanding av organisk avfall;
• et rør for lossing av avfallsmassen;
• fyllstoffer for fylling av avfall og vann;
• et grenrør som den mottatte gassen kommer på.

Ofte er en beholder for behandling av avfall anordnet ikke på overflaten, men i jordens tykkelse. For å forhindre lekkasje av den resulterende gassen er den fullstendig forseglet. Det må huskes at i prosessen med utvinning av biogass stiger trykket i tanken konstant, så det kreves at gassen regelmessig tas fra tanken. I tillegg til biogass er resultatet av prosessering en utmerket organisk gjødsel som er nyttig for dyrking av planter.

Til enheten og driftsreglene for slikt gassgenerator økte sikkerhetskrav stilles, siden biogass er farlig å inhalere og kan eksplodere. I en rekke land i verden, for eksempel i Kina, er imidlertid denne metoden for å generere energi ganske utbredt.

Dette avfallsproduktet kan brukes som:

• råvarer til termiske kraftverk og kraftvarmeanlegg;
• erstatning av naturgass i ovner, brennere og kjeler.

Styrken til denne typen drivstoff er fornybarhet og tilgjengelighet, spesielt i landsbyer, av råvarer for prosessering. Denne typen drivstoff har flere ulemper, for eksempel:

• utslipp fra forbrenning;
• ufullkommen produksjonsteknologi;
• prisen på apparatet for å lage biogass.

Sammensetningen og mengden biogass oppnådd fra avfall avhenger av underlaget. Mest gass oppnås ved å bruke fett, korn, industrielt glyserin, friskt gress, ensilasje, etc.Typisk tilsettes en blanding av animalsk og vegetabilsk avfall til tanken, til noe vann tilsettes. Om sommeren anbefales det å øke fuktigheten til massen til 94-96%, og om vinteren er 88-90% fuktighet tilstrekkelig. Vannet som leveres til avfallstanken skal varmes opp til 35-40 grader, ellers vil nedbrytningsprosessene bremses. For å opprettholde varmen er et lag isolerende materiale montert på utsiden av tanken.

Bruken av biodrivstoff (biogass)

Handlingen til varmepumpen er basert på det omvendte Carnot-prinsippet. Dette er en ganske stor og ganske kompleks enhet som samler lavpotensiell termisk energi i miljøet og konverterer den til energi med høyt potensial. Oftest brukes varmepumper til å varme opp rom. Enheten består av:

• ekstern krets med kjølevæske;
• intern krets med kjølevæske;
• fordamper;
• kompressor;
• kondensator.

Systemet bruker også freon. Den eksterne kretsen til varmepumpen kan absorbere energi fra forskjellige miljøer: jord, vann, luft. Arbeidskostnadene for opprettelsen avhenger av pumpetypen og dens konfigurasjon. Den vanskeligste å arrangere en pumpe av typen "grunnvann", der den ytre konturen er horisontalt plassert i jordens tykkelse, da dette krever storskala utgraving. Hvis det er et tjern i nærheten av huset, er det fornuftig å lage en vann-til-vann varmepumpe. I dette tilfellet senkes den ytre kretsen ganske enkelt ned i dammen.

Effektiviteten til varmepumpen avhenger ikke så mye av hvor høy temperaturen på mediet, men av dens konstantitet. En riktig designet og installert varmepumpe kan gi huset nok varme om vinteren, selv ved veldig lave temperaturer på vann, land eller luft. Om sommeren kan varmepumper fungere som et klimaanlegg, og kjøler hjemmet.

Fordelene med disse installasjonene inkluderer:

• energieffektivitet;
• brannsikkerhet;
• multifunksjonalitet;
• lang drift fram til første overhaling.

Svakhetene ved et slikt system er:

• høy startpris i sammenligning med andre metoder for oppvarming av bygninger;
• krav om tilstanden i forsyningsnettet;
• mer støyende enn en klassisk gasskjele;
• behovet for boring.

Video: hvordan varmepumper fungerer

Relaterte artikler:

• Geotermisk hjemmevarme: klassifisering av enhetsmetoder
• Varmepumpe: typer design og uavhengig enhet

Som du kan se, kan du bruke solenergi, vind og vann for å gi hjemmet ditt varme og strøm. Hver av metodene har sine fordeler og ulemper. Likevel, fra alle eksisterende alternativer, kan du bruke metoden, som vil være både billig og effektiv.

Materiale oppdatert 01/30/2018