Fontes de energia alternativas: visão geral da tecnologia

Até as crianças em idade escolar sabem que as reservas de petróleo, gás e carvão não são infinitas. Os preços da energia estão constantemente subindo, fazendo os contribuintes suspirarem pesadamente e pensarem em aumentar sua própria renda. Apesar das realizações da civilização, fora das cidades há muitos lugares onde o gás não é fornecido e, em alguns lugares, não há eletricidade. No mesmo local em que existe essa oportunidade, o custo da instalação do sistema, às vezes, às vezes não corresponde ao nível de renda da população. Não é de surpreender que a energia alternativa faça você mesmo hoje seja de interesse tanto para os proprietários de grandes e pequenas casas de campo quanto para as pessoas da cidade.

O mundo inteiro ao nosso redor está cheio de energia, que está contida não apenas nas entranhas da terra. Na escola, nas aulas de geografia, aprendemos que é possível usar com alta eficiência a energia do vento, sol, marés, queda de água, o núcleo da Terra e outros portadores de energia similares na escala de países e continentes inteiros. No entanto, use fontes de energia alternativa é possível aquecer uma casa separada.

Tipos de fontes alternativas de energia

Entre as opções para fontes naturais de fornecimento privado de energia, destacam-se:

• painéis solares;
• coletores solares;
• bombas de calor;
• geradores eólicos;
• instalações para absorção de energia da água;
• usinas de biogás.

Com fundos suficientes, você pode comprar um modelo pronto de um desses dispositivos e solicitar sua instalação. Respondendo aos desejos dos consumidores, os industriais dominam há muito a fabricação de painéis solares, bombas de calor, etc. No entanto, seu custo permanece estável. Esses dispositivos podem ser feitos por conta própria, economizando algum dinheiro, mas gastando mais tempo e esforço.

Vídeo: que energia natural pode ser usada

O princípio de operação e o uso de painéis solares em uma casa particular

O fenômeno físico no qual o princípio de operação dessa fonte de energia se baseia é o efeito fotoelétrico. A luz solar, caindo sobre sua superfície, libera elétrons, o que cria um excesso de carga dentro do painel. Se você conectar uma bateria a ela, graças ao relâmpago no número de cargas no circuito, a corrente aparecerá.

Projetos capazes de capturar e converter a energia do sol são numerosos, variados e estão em constante aprimoramento.Para muitos artesãos folclóricos, melhorar esses designs úteis se tornou um excelente hobby. Nas exposições temáticas, esses entusiastas demonstram ansiosamente muitas idéias úteis.

A base célula solar - cristais especiais que capturam energia. Em casa, é impossível fazer esses elementos, eles terão que ser comprados. Os cristais são muito frágeis, devem ser manuseados com cuidado. Para fazer uma bateria solar, você deve:

1. Faça uma moldura para painéis solares a partir de um material transparente, como plexiglás.
2. Faça uma caixa de um canto de metal, madeira compensada, etc.
3. Solde suavemente os elementos cristalinos no circuito.
4. Coloque as fotocélulas na moldura.
5. Instale o alojamento.

Em geral, existem dois tipos de células solares: monocristalinas e policristalinas. Os primeiros são mais duráveis ​​e têm uma eficiência de cerca de 13%, enquanto os últimos falham mais rapidamente, sua eficiência é um pouco menor - menos de 9%. No entanto, as fotocélulas monocristalinas funcionam bem apenas com um fluxo estável de energia solar; em um dia nublado, sua eficiência se torna muito menor. Mas os elementos policristalinos carregam os caprichos do clima muito melhor.

A eletricidade resultante pode ser usada para alimentar eletrodomésticos ou para aquecer uma sala usando a tecnologia de aquecimento no piso. Mas a energia do sol não é apenas adequada para gerar energia elétrica. Usando energia solar, você pode aquecer a água. Sobre isso na próxima seção do artigo. Então, as vantagens desta fonte de energia:

• inesgotabilidade;
• a ausência de qualquer desperdício ou ruído no processo de produção de energia;
• autonomia;
• manutenção relativamente barata;
• progressividade;

As desvantagens dessa tecnologia são as seguintes:

• o alto custo dos próprios painéis e comissionamento;
• leve poluição do planeta com emissões da produção;
• baterias caras;
• baixa eficiência dos painéis e, consequentemente, a necessidade de um grande número deles.

Instruções detalhadas para a fabricação de painéis solares em nosso próximo material:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Vídeo: Fabricação de células solares DIY

As baterias acabadas são colocadas, é claro, no lado mais ensolarado do telhado. Nesse caso, deve ser possível ajustar a inclinação do painel. Por exemplo, durante as nevascas, os painéis devem ser colocados quase na vertical, caso contrário, uma camada de neve pode interferir na operação da bateria ou até danificá-los.

Projeto e uso de coletores solares

O coletor solar primitivo é uma placa de metal preta colocada sob uma fina camada de líquido transparente. Como você sabe no curso de física da escola, objetos escuros esquentam mais do que objetos claros. Esse fluido se move com a ajuda de uma bomba, resfria a placa e esquenta ao mesmo tempo. O circuito líquido aquecido pode ser colocado em um tanque conectado a uma fonte de água fria. Ao aquecer a água no tanque, o fluido do coletor esfria. E então ele volta. Assim, este sistema de energia permite obter uma fonte constante de água quente e, no inverno, também radiadores quentes.

Hoje, existem três tipos desses dispositivos:

• ar;
• tubular;
• plano.

Aéreo

Coletores de ar são placas pretas, cobertas com vidro ou plástico transparente. Ao redor dessas placas, o ar circula de forma natural ou forçada. O ar quente é usado para aquecer os cômodos da casa ou para secar roupas.

A vantagem é a extrema simplicidade do design e o baixo custo. A única desvantagem é o uso de circulação de ar forçada. Mas você pode fazer sem ele.

Tubular

Os coletores tubulares estão na forma de vários alinhados em uma série de tubos de vidro revestidos por dentro com material absorvente de luz. Eles estão conectados a um coletor comum e o fluido circula através deles. Esses coletores têm 2 maneiras de transmitir a energia recebida: direta e indireta. O primeiro método é usado no inverno. O segundo é aplicado o ano todo. Há uma variação usando tubos de vácuo: um é inserido no outro e um vácuo é criado entre eles.

Isso os isola do ambiente e retém melhor o calor recebido. As vantagens são simplicidade e confiabilidade. As desvantagens incluem o alto custo de instalação.

Plano

Coletor plano é o tipo mais comum. Foi ele quem serviu de exemplo para explicar o princípio de operação desses dispositivos. A vantagem dessa variedade é a simplicidade e o baixo custo em comparação com os outros. A desvantagem é a perda de calor significativa do que outros subtipos não sofrem.

Para melhorar os sistemas solares existentes, os engenheiros propuseram o uso de um tipo de espelho chamado hub. Eles permitem aumentar a temperatura da água do padrão 120 para 200 ° C. Essa subespécie de colecionador é chamada de concentração. Essa é uma das opções mais caras, o que, obviamente, é uma desvantagem.

Instruções completas para a fabricação da instalação de um coletor solar em nosso próximo artigo:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Usando energia eólica

Se o vento é capaz de dirigir enxames de nuvens, por que não usar sua energia para outras coisas úteis? A busca por uma resposta para essa pergunta levou os engenheiros a criar um gerador eólico. Este dispositivo geralmente consiste em:

• gerador;
• Torre Alta;
• lâminas que giram, pegando o vento;
• pilhas
• sistemas de controle eletrônico.

O princípio de operação do gerador eólico é bastante simples. As pás, girando com ventos fortes, giram os eixos de transmissão (em pessoas comuns - a caixa de velocidades). Eles estão conectados a um alternador. A transmissão e o gerador estão localizados em um berço ou, de outra maneira, em uma gôndola. Pode ter um mecanismo giratório. O gerador é conectado à automação de controle e ao transformador de tensão de avanço. Após o transformador, a tensão que aumentou seu valor é fornecida ao sistema geral de fornecimento de energia.

Como as questões de criação de geradores eólicos são estudadas há muito tempo, existem projetos dos mais diversos modelos desses dispositivos. Modelos com um eixo de rotação horizontal ocupam um espaço bastante grande, mas os geradores eólicos com um eixo de rotação vertical são muito mais compactos. Obviamente, para o funcionamento eficaz do dispositivo requer um vento suficientemente forte.

Vantagens:

• falta de emissões;
• autonomia;
• uso de um dos recursos renováveis;

Desvantagens:

• a necessidade de constância do vento;
• alto preço inicial;
• ruído de rotação e radiação eletromagnética;
• ocupam grandes áreas.

Um guia passo a passo sobre como criar um gerador eólico DIY em nosso site:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Água como fonte de energia

A maneira mais conhecida de usar a água para gerar eletricidade é, obviamente, usinas hidrelétricas. Mas ele não é o único.Ainda há energia das marés e energia atual. E agora em ordem.

Uma usina hidrelétrica é uma barragem na qual existem várias comportas para descarga de água controlada. Esses bloqueios são conectados às pás dos turbogeradores. Fluindo sob pressão, a água a gira, gerando eletricidade.

Desvantagens:

• inundação de áreas costeiras;
• diminuição do número de habitantes dos rios;
• barulho.

Correntes de força

Esse método de geração de energia é semelhante a um gerador eólico, com a única diferença de que um gerador com pás enormes é colocado em uma grande corrente marítima. Como a corrente do Golfo, por exemplo. Mas é muito caro e tecnicamente difícil. Portanto, todos os principais projetos ainda estão no papel. No entanto, existem projetos pequenos, mas em andamento, que demonstram as capacidades desse tipo de energia.

Energia das marés

O projeto da usina, que transforma esse tipo de energia em eletricidade, é uma enorme barragem localizada na baía do mar. Existem buracos através dos quais a água penetra na parte traseira. Eles são conectados por um gasoduto com geradores elétricos.

A usina de maré funciona da seguinte maneira: durante a maré alta, o nível da água aumenta e é criada uma pressão que pode girar o eixo do gerador. No final da maré, as entradas são fechadas e na maré baixa, que ocorre após 6 horas, as saídas são abertas e o processo é repetido na direção oposta.

As vantagens deste método:

• serviço barato;
• isca para turistas.

Desvantagens:

• custos significativos de construção;
• danos à fauna marinha;
• erros de projeto podem causar inundações nas cidades próximas.

Aplicação de biogás

Durante o processamento anaeróbico de resíduos orgânicos, o chamado biogás é liberado. O resultado é uma mistura de gases que consiste em metano, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. O gerador para produção de biogás consiste em:

• tanque selado;
• trado para misturar resíduos orgânicos;
• um tubo para descarregar a massa de resíduos;
• Enchimentos para encher resíduos e água;
• um tubo de derivação no qual o gás recebido chega.

Freqüentemente, um recipiente para o processamento de resíduos é disposto não na superfície, mas na espessura do solo. Para evitar vazamentos do gás resultante, ele é completamente vedado. Deve-se lembrar que, no processo de extração de biogás, a pressão no tanque aumenta constantemente, portanto é necessário que o gás seja retirado regularmente do tanque. Além do biogás, o resultado do processamento é um excelente fertilizante orgânico útil para o cultivo de plantas.

Para o dispositivo e as regras de operação de tais gerador de gás requisitos de segurança aumentados são impostos, pois o biogás é perigoso para inalar e pode explodir. No entanto, em alguns países do mundo, por exemplo, na China, esse método de geração de energia é bastante difundido.

Este resíduo pode ser usado como:

• matérias-primas para usinas termelétricas e usinas de cogeração;
• substituição de gás natural em fogões, queimadores e caldeiras.

Os pontos fortes desse tipo de combustível são a renovabilidade e a disponibilidade, especialmente nas aldeias, de matérias-primas para processamento. Esse tipo de combustível tem várias desvantagens, como:

• emissões da combustão;
• tecnologia de produção imperfeita;
• o preço do aparelho para a criação de biogás.

A composição e quantidade de biogás obtido a partir de resíduos depende do substrato. A maior parte do gás é obtida com gordura, grãos, glicerina industrial, capim fresco, silagem, etc.Normalmente, uma mistura de resíduos de animais e vegetais é adicionada ao tanque, à qual é adicionada água. No verão, recomenda-se aumentar a umidade da massa para 94-96% e, no inverno, 88-90% de umidade é suficiente. A água fornecida ao tanque de resíduos deve ser aquecida a 35-40 graus, caso contrário, os processos de decomposição serão mais lentos. Para manter o calor, uma camada de material isolante é montada na parte externa do tanque.

O uso de biocombustíveis (biogás)

A ação da bomba de calor é baseada no princípio inverso de Carnot. Este é um dispositivo bastante grande e bastante complexo que coleta energia térmica de baixo potencial do ambiente e a converte em energia com alto potencial. Na maioria das vezes, as bombas de calor são usadas para aquecer as salas. O dispositivo consiste em:

• circuito externo com refrigerante;
• circuito interno com refrigerante;
• evaporador;
• compressor;
• capacitor.

O sistema também usa freon. O circuito externo da bomba de calor pode absorver energia de vários ambientes: terra, água, ar. Os custos de mão-de-obra para sua criação dependem do tipo de bomba e de sua configuração. A mais difícil de organizar uma bomba do tipo "água subterrânea", na qual o contorno externo está localizado horizontalmente na espessura do solo, porque requer escavação em larga escala. Se houver um lago perto da casa, faz sentido fazer uma bomba de calor água a água. Nesse caso, o circuito externo é simplesmente baixado para dentro da lagoa.

A eficiência da bomba de calor depende não tanto da altura da temperatura do meio, mas de sua constância. Uma bomba de calor projetada e instalada adequadamente pode fornecer à casa calor suficiente no inverno, mesmo a temperaturas muito baixas de água, terra ou ar. No verão, as bombas de calor podem atuar como um ar condicionado, resfriando a casa.

As vantagens dessas instalações incluem:

• eficiência energética;
• segurança contra incêndios;
• multifuncionalidade;
• operação longa até a primeira revisão.

Os pontos fracos de tal sistema são:

• alto preço inicial em comparação com outros métodos de aquecimento de um edifício;
• requisito para o estado da rede de suprimentos;
• mais barulhento que uma caldeira a gás clássica;
• a necessidade de perfuração.

Vídeo: como funcionam as bombas de calor

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Como você pode ver, para fornecer calor e eletricidade à sua casa, você pode usar energia solar, vento e água. Cada um dos métodos tem suas vantagens e desvantagens. No entanto, de todas as opções existentes, você pode usar o método, que será barato e eficaz.

Material atualizado em 30/01/2018