Alternatywne źródła energii: Przegląd technologii

Nawet uczniowie wiedzą, że zasoby ropy, gazu i węgla nie są nieskończone. Ceny energii stale rosną, powodując, że płatnicy wzdychają i myślą o zwiększeniu własnego dochodu. Pomimo osiągnięć cywilizacyjnych poza miastami istnieje wiele miejsc, w których nie dostarcza się gazu, aw niektórych miejscach nie ma nawet prądu. W tym samym miejscu, w którym istnieje taka możliwość, koszt instalacji systemu czasami nie odpowiada poziomowi dochodów ludności. Nic dziwnego, że energia alternatywna typu „zrób to sam” jest dziś interesująca zarówno dla właścicieli dużych i małych domów na wsi, jak i mieszkańców miasteczka.

Cały świat wokół nas jest pełen energii, która jest zawarta nie tylko w trzewiach ziemi. W szkole, na lekcjach geografii, dowiedzieliśmy się, że z wysoką wydajnością można wykorzystywać energię wiatru, słońca, pływów, spadającej wody, jądra ziemi i innych podobnych nośników energii w skali całych krajów i kontynentów. Jednak użyj alternatywne źródła energii możliwe jest ogrzewanie osobnego domu.

Rodzaje alternatywnych źródeł energii

Wśród opcji naturalnych źródeł prywatnych dostaw energii należy wymienić:

• panele słoneczne;
• kolektory słoneczne;
• pompy ciepła;
• generatory wiatrowe;
• instalacje do absorpcji energii wody;
• biogazownie.

Mając wystarczające środki, możesz kupić gotowy model jednego z tych urządzeń i zamówić jego instalację. W odpowiedzi na życzenia konsumentów przemysłowcy od dawna opanowali produkcję paneli słonecznych, pomp ciepła itp. Jednak ich koszt pozostaje stabilnie wysoki. Takie urządzenia można wykonać samodzielnie, oszczędzając pieniądze, ale poświęcając więcej czasu i wysiłku.

Wideo: jaką naturalną energię można wykorzystać

Zasada działania i zastosowanie paneli słonecznych w prywatnym domu

Zjawiskiem fizycznym, na którym opiera się zasada działania tego źródła energii, jest efekt fotoelektryczny. Światło słoneczne padające na jego powierzchnię uwalnia elektrony, co powoduje powstanie nadmiaru ładunku w panelu. Jeśli podłączysz do niego baterię, to dzięki błyskawicy w liczbie ładunków w obwodzie pojawi się prąd.

Projekty zdolne do wychwytywania i przekształcania energii słonecznej są liczne, różnorodne i stale się ulepszają.Dla wielu rzemieślników ulepszanie tych przydatnych wzorów stało się doskonałym hobby. Na wystawach tematycznych tacy entuzjaści chętnie demonstrują wiele przydatnych pomysłów.

Podstawy Ogniwo słoneczne - specjalne kryształy, które wychwytują energię. W domu takich elementów nie można wykonać, trzeba będzie je kupić. Kryształy są bardzo delikatne, należy się z nimi obchodzić ostrożnie. Aby wykonać baterię słoneczną, musisz:

1. Zrób ramkę do paneli słonecznych z przezroczystego materiału, takiego jak pleksi.
2. Zrób skrzynkę z metalowego narożnika, sklejki itp.
3. Delikatnie wlutuj elementy krystaliczne do obwodu.
4. Umieść fotokomórki w ramce.
5. Zainstaluj obudowę.

Ogólnie istnieją dwa rodzaje fotokomórek: monokrystaliczna i polikrystaliczna. Te pierwsze są bardziej trwałe i mają wydajność około 13%, podczas gdy te drugie zawodzą szybciej, ich wydajność jest nieco niższa - mniej niż 9%. Jednak fotokomórki jednokrystaliczne działają dobrze tylko przy stabilnym przepływie energii słonecznej, w pochmurny dzień ich wydajność staje się znacznie niższa. Ale pierwiastki polikrystaliczne lepiej znoszą kaprysy pogody.

Otrzymaną energię elektryczną można wykorzystać do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego lub do ogrzewania pomieszczenia za pomocą technologii ogrzewania podłogowego. Ale energia słoneczna nadaje się nie tylko do wytwarzania energii elektrycznej. Za pomocą energii słonecznej możesz podgrzewać wodę. O tym w następnej sekcji artykułu. Zalety tego źródła energii:

• niewyczerpalność;
• brak jakichkolwiek odpadów lub hałasu w procesie produkcji energii;
• autonomia;
• stosunkowo tania konserwacja;
• postępowość;

Wady tej technologii są następujące:

• wysoki koszt samych paneli i uruchomienia;
• niewielkie zanieczyszczenie planety emisjami pochodzącymi z produkcji;
• drogie baterie;
• niska wydajność paneli, aw konsekwencji potrzeba ich dużej liczby.

Szczegółowe instrukcje dotyczące produkcji paneli słonecznych w naszym następnym materiale:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Wideo: Produkcja ogniw słonecznych DIY

Gotowe akumulatory umieszcza się oczywiście po najbardziej nasłonecznionej stronie dachu. W takim przypadku powinna być możliwa regulacja nachylenia panelu. Na przykład podczas opadów śniegu panele należy umieszczać prawie pionowo, w przeciwnym razie warstwa śniegu może zakłócać działanie akumulatora, a nawet je uszkadzać.

Projektowanie i zastosowanie kolektorów słonecznych

Prymitywny kolektor słoneczny to czarna metalowa płytka umieszczona pod cienką warstwą przezroczystej cieczy. Jak wiesz na szkolnym kursie fizyki, ciemne obiekty nagrzewają się bardziej niż jasne. Ten płyn porusza się za pomocą pompy, chłodzi płytkę i jednocześnie się nagrzewa. Ogrzany obwód cieczy można umieścić w zbiorniku podłączonym do źródła zimnej wody. Po podgrzaniu wody w zbiorniku płyn z kolektora ochładza się. A potem wraca. Tak więc ten system zasilania pozwala uzyskać stałe źródło gorącej wody, a zimą także gorące grzejniki.

Obecnie istnieją 3 rodzaje takich urządzeń:

• powietrze;
• rurowy;
• mieszkanie.

Antenowy

Kolektory powietrza to czarne płyty pokryte szkłem lub przezroczystym plastikiem. Wokół tych płyt powietrze krąży w sposób naturalny lub wymuszony. Ciepłe powietrze służy do ogrzewania pomieszczeń w domu lub do suszenia ubrań.

Zaletą jest ekstremalna prostota konstrukcji i niski koszt. Jedyną wadą jest wymuszony obieg powietrza. Ale możesz się bez tego obejść.

Rurowy

Kolektory rurowe mają postać kilku ustawionych w szeregu szklanych rur pokrytych od wewnątrz materiałem pochłaniającym światło. Są one połączone ze wspólnym kolektorem i przez nie przepływa płyn. Takie kolektory mają 2 sposoby przesyłania otrzymanej energii: bezpośrednią i pośrednią. Pierwszą metodę stosuje się zimą. Drugi obowiązuje przez cały rok. Istnieje pewna odmiana przy użyciu lamp próżniowych: jedna jest wkładana do drugiej i powstaje próżnia między nimi.

To izoluje je od środowiska i lepiej zatrzymuje odbierane ciepło. Zaletami są prostota i niezawodność. Wady obejmują wysoki koszt instalacji.

Mieszkanie

Kolektor płaski jest najczęstszym typem. To on służył jako przykład wyjaśniający zasadę działania tych urządzeń. Zaletą tej odmiany jest prostota i taniość w porównaniu z innymi. Wadą jest znaczna utrata ciepła, niż inne podtypy nie cierpią.

Aby ulepszyć istniejące systemy słoneczne, inżynierowie zaproponowali zastosowanie pewnego rodzaju lustra zwanego hubem. Pozwalają podnieść temperaturę wody ze standardowych 120 do 200 ° C. Ten podgatunek kolekcjonerów nazywa się koncentracją. Jest to jedna z najdroższych opcji, co oczywiście jest wadą.

Kompletne instrukcje dotyczące produkcji instalacji kolektora słonecznego w naszym następnym artykule:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Korzystanie z energii wiatru

Jeśli wiatr potrafi napędzać chmary chmur, dlaczego nie wykorzystać jego energii na inne przydatne rzeczy? Poszukiwanie odpowiedzi na to pytanie skłoniło inżynierów do stworzenia generatora wiatrowego. To urządzenie zwykle składa się z:

• generator;
• wysoka wieża;
• ostrza, które obracają się, chwytając wiatr;
• baterie
• elektroniczne systemy sterowania.

Zasada działania generatora wiatrowego jest dość prosta. Łopaty wirujące od silnych wiatrów obracają wały napędowe (u zwykłych ludzi - skrzynia biegów). Są podłączone do alternatora. Przekładnia i generator znajdują się w kołysce lub, w inny sposób, w gondoli. Może mieć mechanizm obrotowy. Generator jest podłączony do automatyki sterowania i transformatora napięcia podwyższającego. Za transformatorem napięcie, które zwiększyło swoją wartość, podaje się do ogólnego układu zasilania.

Ponieważ od dłuższego czasu badane są problemy związane z tworzeniem generatorów wiatrowych, istnieją projekty o najróżniejszych konstrukcjach tych urządzeń. Modele z poziomą osią obrotu zajmują dość dużą przestrzeń, ale generatory wiatrowe z pionową osią obrotu są znacznie bardziej zwarte. Oczywiście, aby efektywne działanie urządzenia wymagało wystarczająco silnego wiatru.

Zalety:

• brak emisji;
• autonomia;
• wykorzystanie jednego ze źródeł odnawialnych;

Niedogodności:

• potrzeba stałości wiatru;
• wysoka cena wywoławcza;
• hałas obrotowy i promieniowanie elektromagnetyczne;
• zajmują duże obszary.

Przewodnik krok po kroku dotyczący produkcji generatora wiatrowego zrób to sam na naszej stronie internetowej:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Woda jako źródło energii

Najbardziej znanym sposobem wykorzystania wody do wytwarzania energii elektrycznej są oczywiście elektrownie wodne. Ale nie jest jedyny.Wciąż jest energia pływowa i energia bieżąca. A teraz w porządku.

Elektrownia wodna to tama, w której znajduje się kilka bram przeciwpowodziowych do kontrolowanego zrzutu wody. Zamki te są połączone z łopatkami turbogeneratorów. Płynąca pod ciśnieniem woda wiruje, wytwarzając w ten sposób energię elektryczną.

Niedogodności:

• powodzie na obszarach przybrzeżnych;
• spadek liczby mieszkańców rzek;
• hałas.

Prądy siły

Ta metoda generowania energii jest podobna do generatora wiatrowego, z tą różnicą, że generator z ogromnymi łopatami jest umieszczony w dużym prądzie morskim. Takich jak na przykład Gulf Stream. Jest to jednak bardzo kosztowne i trudne technicznie. Dlatego wszystkie duże projekty są nadal na papierze. Niemniej jednak istnieją małe, ale trwające projekty, które pokazują możliwości tego rodzaju energii.

Energia pływów

Konstrukcja elektrowni, która zamienia ten rodzaj energii w energię elektryczną, to ogromna tama zlokalizowana w zatoce morskiej. Ma otwory, przez które woda dostaje się z tyłu. Są one połączone rurociągiem z generatorami elektrycznymi.

Elektrownia pływowa działa w następujący sposób: podczas przypływu podnosi się poziom wody i powstaje ciśnienie, które może obracać wał generatora. Pod koniec przypływu wloty są zamykane, a podczas odpływu, który następuje po 6 godzinach, odpływy są otwierane, a proces powtarza się w przeciwnym kierunku.

Zalety tej metody:

• tania usługa;
• przynęta dla turystów.

Niedogodności:

• znaczne koszty budowy;
• szkody dla fauny morskiej;
• błędy projektowe mogą powodować zalanie pobliskich miast.

Wykorzystanie biogazu

Podczas beztlenowego przetwarzania odpadów organicznych uwalniany jest tzw. Biogaz. Rezultatem jest mieszanina gazów składająca się z metanu, dwutlenku węgla i siarkowodoru. Generator do produkcji biogazu składa się z:

• szczelny zbiornik;
• ślimak do mieszania odpadów organicznych;
• rura do rozładunku masy odpadów;
• usta do napełniania odpadów i wody;
• odgałęziona rura, do której dociera odebrany gaz.

Często pojemnik do przetwarzania odpadów jest umieszczony nie na powierzchni, ale na grubości gleby. Aby zapobiec wyciekom powstającego gazu, jest on całkowicie szczelny. Należy pamiętać, że w procesie ekstrakcji biogazu ciśnienie w zbiorniku stale rośnie, dlatego konieczne jest regularne pobieranie gazu ze zbiornika. Oprócz biogazu wynikiem przetwarzania jest doskonały nawóz organiczny przydatny do uprawy roślin.

Do urządzenia i zasad działania takich generator gazu narzucone są zwiększone wymagania bezpieczeństwa, ponieważ biogaz jest niebezpieczny do wdychania i może wybuchnąć. Jednak w wielu krajach świata, na przykład w Chinach, ta metoda wytwarzania energii jest dość rozpowszechniona.

Ten produkt odpadowy można wykorzystać jako:

• surowce do elektrowni cieplnych i kogeneracyjnych;
• wymiana gazu ziemnego w piecach, palnikach i kotłach.

Mocnymi stronami tego rodzaju paliwa są odnawialność i dostępność, zwłaszcza w wioskach, surowców do przetwarzania. Ten rodzaj paliwa ma kilka wad, takich jak:

• emisje ze spalania;
• niedoskonała technologia produkcji;
• cena urządzenia do wytwarzania biogazu.

Skład i ilość biogazu uzyskanego z odpadów zależy od podłoża. Większość gazu uzyskuje się za pomocą tłuszczu, zboża, gliceryny przemysłowej, świeżej trawy, kiszonki itp.Zazwyczaj do zbiornika dodaje się mieszaninę odpadów zwierzęcych i roślinnych, do której dodaje się trochę wody. Latem zaleca się zwiększenie wilgotności masy do 94-96%, a zimą wystarcza 88-90% wilgoci. Woda dostarczana do zbiornika na odpady powinna być podgrzana do 35-40 stopni, w przeciwnym razie procesy rozkładu zostaną spowolnione. Aby utrzymać ciepło, warstwa materiału izolacyjnego jest zamontowana na zewnątrz zbiornika.

Wykorzystanie biopaliw (biogazu)

Działanie pompy ciepła opiera się na odwrotnej zasadzie Carnota. Jest to dość duże i raczej złożone urządzenie, które gromadzi energię cieplną otoczenia o niskim potencjale i przekształca ją w energię o wysokim potencjale. Najczęściej pompy ciepła służą do ogrzewania pomieszczeń. Urządzenie składa się z:

• obwód zewnętrzny z płynem chłodzącym;
• obwód wewnętrzny z płynem chłodzącym;
• parownik;
• kompresor;
• kondensator.

System wykorzystuje również freon. Zewnętrzny obwód pompy ciepła może pochłaniać energię z różnych środowisk: ziemi, wody, powietrza. Koszty pracy związane z jego utworzeniem zależą od rodzaju pompy i jej konfiguracji. Najtrudniej jest ustawić pompę typu „woda gruntowa”, w której kontur zewnętrzny znajduje się poziomo na grubości gleby, ponieważ wymaga to wykopu na dużą skalę. Jeśli w pobliżu domu znajduje się staw, sensowne jest wykonanie pompy ciepła woda-woda. W takim przypadku obwód zewnętrzny jest po prostu opuszczany do stawu.

Wydajność pompy ciepła zależy nie tyle od tego, jak wysoka jest temperatura czynnika, ale od jego stałości. Odpowiednio zaprojektowana i zainstalowana pompa ciepła może zapewnić domowi wystarczającą ilość ciepła w zimie, nawet przy bardzo niskich temperaturach wody, ziemi lub powietrza. Latem pompy ciepła mogą działać jako klimatyzator, chłodząc dom.

Zalety tych instalacji obejmują:

• efektywności energetycznej;
• bezpieczeństwo przeciwpożarowe;
• wielofunkcyjność;
• długa praca do pierwszego remontu.

Słabości takiego systemu to:

• wysoka cena początkowa w porównaniu z innymi metodami ogrzewania budynku;
• wymóg dotyczący stanu sieci zasilania;
• bardziej głośny niż klasyczny kocioł gazowy;
• potrzeba wiercenia.

Wideo: jak działają pompy ciepła

Powiązane artykuły:

• Geotermalne ogrzewanie domu: klasyfikacja metod urządzeń
• Pompa ciepła: rodzaje konstrukcji i niezależne urządzenie

Jak widać, aby zapewnić domowi ciepło i energię elektryczną, możesz wykorzystać energię słoneczną, wiatr i wodę. Każda z metod ma swoje zalety i wady. Niemniej jednak ze wszystkich istniejących opcji możesz skorzystać z metody, która będzie zarówno niedroga, jak i skuteczna.

Zaktualizowano materiał 30.01.2018