Surse alternative de energie: Prezentare generală a tehnologiei

Chiar și școlarii știu că rezervele de petrol, gaz și cărbune nu sunt infinite. Prețurile energiei sunt în continuă creștere, forțându-i pe plătitori să suspine puternic și să se gândească la creșterea propriilor venituri. În ciuda realizărilor civilizației, în afara orașelor există multe locuri în care nu este furnizat gaz, iar în unele locuri nici măcar nu există energie electrică. În același loc în care există o astfel de oportunitate, costul instalării sistemului uneori nu corespunde nivelului de venit al populației. Nu este surprinzător faptul că energia alternativă do-it-yourself este interesantă astăzi atât pentru proprietarii caselor de țară mari și mici, cât și pentru cetățeni.

Întreaga lume din jurul nostru este plină de energie, care este conținută nu numai în intestinele pământului. La școală, la lecțiile de geografie, am învățat că este posibil să folosim cu eficiență ridicată energia vântului, a soarelui, a mareelor, a apei în cădere, a nucleului pământului și a altor purtători de energie similari pe scara întregii țări și continente. Cu toate acestea, utilizați surse alternative de energie este posibilă încălzirea unei case separate.

Tipuri de surse alternative de energie

Printre opțiunile pentru sursele naturale de furnizare a energiei private trebuie menționate:

• panouri solare;
• colectoare solare;
• pompe de căldură;
• generatoare eoliene;
• instalatii pentru absorbtia energiei apei;
• plante de biogaz.

Cu fonduri suficiente, puteți cumpăra un model gata al unuia dintre aceste dispozitive și comandați instalarea acestuia. Răspunzând dorințelor consumatorilor, industriașii au stăpânit mult timp fabricarea panourilor solare, pompelor de căldură etc. Cu toate acestea, costul acestora rămâne stabil. Astfel de dispozitive pot fi realizate singure, economisind ceva bani, dar cheltuind mai mult timp și efort.

Video: ce energie naturală poate fi utilizată

Principiul funcționării și utilizarea panourilor solare într-o casă privată

Fenomenul fizic pe care se bazează principiul funcționării acestei surse de energie este efectul fotoelectric. Lumina soarelui, căzând pe suprafața sa, eliberează electroni, ceea ce creează o încărcare excesivă în interiorul panoului. Dacă conectați o baterie la aceasta, atunci datorită fulgerului din numărul de încărcări din circuit, va apărea curent.

Modelele capabile să capteze și să transforme energia soarelui sunt numeroase, variate și în continuă îmbunătățire.Pentru mulți meșteri, îmbunătățirea acestor modele utile a devenit un hobby excelent. La expoziții tematice, astfel de entuziaști demonstrează de bună voie multe idei utile.

Baza celula solara - cristale speciale care captează energia. Acasă, astfel de elemente nu pot fi realizate, acestea trebuie să fie achiziționate. Cristalele sunt foarte fragile, trebuie manipulate cu grijă. Pentru a face o baterie solară, trebuie să:

1. Realizați un cadru pentru panourile solare dintr-un material transparent, cum ar fi plexiglasul.
2. Realizați o carcasă dintr-un colț metalic, placaj etc.
3. Lipiți ușor elementele cristaline în circuit.
4. Puneți fotocelele în cadru.
5. Instalați carcasă.

În general, există două tipuri de fotocelule: monocristalină și policristalină. Primele sunt mai durabile și au o eficiență de aproximativ 13%, în timp ce cele din urmă eșuează mai repede, eficiența lor este puțin mai mică - sub 9%. Cu toate acestea, fotocelele monocristale funcționează bine doar cu un flux stabil de energie solară, într-o zi înnorată eficiența lor devine mult mai mică. Însă elementele policristaline poartă mult mai bine fagurile vremii.

Energia electrică rezultată poate fi folosită pentru a alimenta electrocasnice sau pentru a încălzi o cameră folosind tehnologia de încălzire în pardoseală. Dar energia soarelui nu este potrivită numai pentru generarea de energie electrică. Folosind energia solară, puteți încălzi apa. Despre acest lucru în secțiunea următoare a articolului. Deci, avantajele acestei surse de energie:

• inepuizabil;
• absența deșeurilor sau zgomotului în procesul de producție de energie;
• autonomie;
• întreținere relativ ieftină;
• progresivitatea;

Dezavantajele acestei tehnologii sunt următoarele:

• costul ridicat al panourilor în sine și punerea în funcțiune;
• poluare ușoară a planetei cu emisii din producție;
• baterii scumpe;
• eficiență scăzută a panourilor și, în consecință, necesitatea unui număr mare de ele.

Instrucțiuni detaliate pentru fabricarea panourilor solare în materialul următor:https://aquatech.tomathouse.com/ro/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: Fabricarea de celule solare DIY

Bateriile finisate sunt plasate, desigur, pe partea cea mai însorită a acoperișului. În acest caz, ar trebui să fie posibilă reglarea înclinării panoului. De exemplu, în timpul căderilor de zăpadă, panourile trebuie plasate aproape vertical, altfel un strat de zăpadă poate interfera cu funcționarea bateriei sau chiar le poate deteriora.

Proiectarea și utilizarea colectoarelor solare

Colectorul solar primitiv este o placă metalică neagră plasată sub un strat subțire de lichid transparent. După cum știți de la cursul de fizică a școlii, obiectele întunecate se încălzesc mai mult decât cele ușoare. Acest fluid se mișcă cu ajutorul unei pompe, răcește placa și se încălzește. Circuitul de lichid încălzit poate fi plasat într-un rezervor conectat la o sursă de apă rece. Prin încălzirea apei din rezervor, lichidul din colector se răcește. Și apoi se întoarce. Astfel, acest sistem de alimentare vă permite să obțineți o sursă constantă de apă caldă, iar iarna și calorifere calde.

Astăzi, există 3 tipuri de astfel de dispozitive:

• aer;
• tubular;
• apartament.

aerian

Colectorii de aer sunt plăci negre acoperite cu sticlă sau plastic transparent. În jurul acestor plăci, aerul circulă în mod natural sau forțat. Aerul cald este folosit pentru încălzirea încăperilor din casă sau pentru uscarea hainelor.

Avantajul este simplitatea extremă a designului și costul redus. Singurul dezavantaj este utilizarea circulației forțate a aerului. Dar poți face fără ea.

Tubular

Colectorii tubulari sunt sub formă de mai mulți aliniați într-o serie de tuburi de sticlă acoperite cu un material absorbant de lumină din interior. Sunt conectate la un colector comun și fluidul circulă prin ele. Astfel de colectori au 2 modalități de a transmite energia primită: directă și indirectă. Prima metodă este folosită iarna. Al doilea este aplicat pe tot parcursul anului. Există o variație folosind tuburi de vid: unul se introduce în celălalt și se creează un vid între ele.

Acest lucru îi izolează de mediu și păstrează mai bine căldura primită. Avantajele sunt simplitatea și fiabilitatea. Dezavantajele includ costul ridicat al instalării.

Apartament

Colectorul plat este cel mai comun tip. El a fost cel care a servit ca exemplu pentru a explica principiul funcționării acestor dispozitive. Avantajul acestei varietăți este simplitatea și ieftinitatea în comparație cu altele. Dezavantajul este pierderea de căldură semnificativă decât alte subtipuri.

Pentru a îmbunătăți sistemele solare existente, inginerii au propus utilizarea unui fel de oglindă numită hub. Acestea vă permit să ridicați temperatura apei de la standardele de la 120 la 200 ° C. Această subspecie de colectori se numește concentrare. Aceasta este una dintre cele mai scumpe opțiuni, care, desigur, este un dezavantaj.

Instrucțiuni complete pentru fabricarea instalării unui colector solar în următorul nostru articol:https://aquatech.tomathouse.com/ro/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Folosind energia eoliană

Dacă vântul este capabil să conducă roiuri de nori, de ce să nu-și folosească energia pentru alte lucruri utile? Căutarea unui răspuns la această întrebare i-a determinat pe ingineri să creeze un generator eolian. Acest dispozitiv constă de obicei din:

• generator;
• turn înalt;
• lame care se rotesc, prinzând vântul;
• baterii
• sisteme electronice de control.

Principiul de funcționare a generatorului eolian este destul de simplu. Lamele, care se rotesc de vânturi puternice, rotesc arborele de transmisie (la oamenii obișnuiți - cutia de viteze). Sunt conectate la un alternator. Transmisia și generatorul sunt amplasate într-un leagăn sau, într-un alt mod, o telegondolă. Poate avea un mecanism de pivotare. Generatorul este conectat la automatele de control și la transformatorul de intensificare. După transformator, tensiunea care și-a mărit valoarea este dată sistemului de alimentare generală.

Deoarece problemele creării generatoarelor eoliene au fost studiate de mult timp, există proiecte ale celor mai diverse modele ale acestor dispozitive. Modelele cu o axă de rotație orizontală ocupă un spațiu destul de mare, dar generatoarele eoliene cu axa de rotație verticală sunt mult mai compacte. Desigur, pentru funcționarea eficientă a dispozitivului este nevoie de un vânt suficient de puternic.

avantaje:

• lipsa emisiilor;
• autonomie;
• utilizarea uneia dintre resursele regenerabile;

Dezavantaje:

• nevoia de constanta a vantului;
• preț ridicat de pornire;
• zgomot de rotație și radiații electromagnetice;
• ocupa suprafețe mari.

Un ghid pas cu pas pentru crearea unui generator eolian DIY pe site-ul nostru web:https://aquatech.tomathouse.com/ro/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Apa ca sursă de energie

Cea mai cunoscută modalitate de utilizare a apei pentru a genera energie electrică este, desigur, centralele hidroelectrice. Dar el nu este singurul.Există încă energie mareală și energie curentă. Și acum în ordine.

O centrală hidroelectrică este un baraj în care există mai multe porți inundabile pentru descărcarea controlată a apei. Aceste încuietori sunt conectate la lamele turogeneratoarelor. Scurgând sub presiune, apa o învârte, generând astfel energie electrică.

Dezavantaje:

• inundarea zonelor de coastă;
• scăderea numărului de locuitori ai râurilor;
• zgomot.

Curenți de forță

Această metodă de generare a energiei este similară cu un generator eolian, singura diferență fiind aceea că un generator cu lame uriașe este plasat de-a lungul unui mare curent de mare. De exemplu, pârâul de golf, de exemplu. Dar este foarte scump și dificil din punct de vedere tehnic. Prin urmare, toate proiectele majore sunt încă pe hârtie. Cu toate acestea, există proiecte mici, dar în derulare, care demonstrează capacitățile acestui tip de energie.

Energia valurilor

Proiectarea centralei, care transformă acest tip de energie în energie electrică, este un baraj imens situat în golful mării. Are găuri prin care apa intră în spate. Sunt conectate printr-o conductă cu generatoare electrice.

Centrala de maree funcționează după cum urmează: în timpul mareei ridicate, nivelul apei crește și se creează presiune care poate roti arborele generatorului. La sfârșitul valului, orificiile de intrare sunt închise și la valul scăzut, care apare după 6 ore, prizele sunt deschise și procesul se repetă în sens invers.

Avantajele acestei metode:

• servicii ieftine;
• momeală pentru turiști.

Dezavantaje:

• costuri de construcție semnificative;
• daune faunei marine;
• erori de proiectare pot provoca inundații ale orașelor din apropiere.

Utilizarea biogazului

În timpul procesării anaerobe a deșeurilor organice, așa-numitul biogaz este eliberat. Rezultatul este un amestec de gaze constând din metan, dioxid de carbon și sulfură de hidrogen. Un generator pentru producția de biogaz constă din:

• rezervor sigilat;
• burlan pentru amestecarea deșeurilor organice;
• o conductă pentru descărcarea masei reziduale;
• guri pentru umplerea deșeurilor și apei;
• o conductă de ramură pe care ajunge gazul primit.

Adesea, un recipient pentru prelucrarea deșeurilor este aranjat nu la suprafață, ci în grosimea solului. Pentru a preveni scurgerea gazului rezultat, acesta este complet sigilat. Trebuie amintit că în procesul de extracție a biogazului, presiunea din rezervor crește constant, astfel încât gazul trebuie să fie preluat regulat din rezervor. Pe lângă biogaz, rezultatul prelucrării este un excelent îngrășământ organic util pentru plantele în creștere.

În ceea ce privește dispozitivul și regulile de funcționare ale acestora generator de gaz sunt impuse cerințe sporite de siguranță, deoarece biogazul este periculos pentru inhalare și poate exploda. Cu toate acestea, într-o serie de țări ale lumii, de exemplu, în China, această metodă de generare a energiei este destul de răspândită.

Acest produs rezidual poate fi utilizat ca:

• materii prime pentru centrale termice și centrale de cogenerare;
• înlocuirea gazelor naturale în sobe, arzătoare și cazane.

Punctele forte ale acestui tip de combustibil sunt reînnoirea și disponibilitatea, în special în sate, a materiilor prime pentru prelucrare. Acest tip de combustibil prezintă mai multe dezavantaje, cum ar fi:

• emisiile provenite din combustie;
• tehnologie de producție imperfectă;
• prețul aparatului pentru crearea biogazului.

Compoziția și cantitatea de biogaz obținute din deșeuri depind de substrat. Cea mai mare parte a gazului este obținută folosind grăsimi, cereale, glicerină industrială, iarbă proaspătă, însilozare etc.În mod obișnuit, în rezervor se adaugă un amestec de deșeuri animale și vegetale, la care se adaugă ceva apă. Vara, se recomandă creșterea umidității masei până la 94-96%, iar iarna este suficient 88-90% din umiditate. Apa furnizată rezervorului de deșeuri trebuie încălzită la 35-40 de grade, altfel procesele de descompunere vor fi încetinite. Pentru a menține căldura, pe partea exterioară a rezervorului este montat un strat de material izolant.

Utilizarea biocombustibililor (biogaz)

Acțiunea pompei de căldură se bazează pe principiul Carnot invers. Acesta este un dispozitiv destul de mare și destul de complex, care colectează energia termică cu potențial scăzut a mediului și o transformă în energie cu potențial ridicat. Cel mai adesea, pompele de căldură sunt folosite pentru încălzirea încăperilor. Dispozitivul este format din:

• circuit extern cu lichid de racire;
• circuit intern cu lichid de răcire;
• evaporator;
• compresor;
• condensator.

De asemenea, sistemul folosește freon. Circuitul extern al pompei de căldură poate absorbi energie din diverse medii: pământ, apă, aer. Costurile forței de muncă pentru crearea acesteia depind de tipul pompei și configurația acesteia. Cel mai dificil este să aranjați o pompă de apă subterană, în care conturul exterior să fie amplasat orizontal în grosimea solului, deoarece acest lucru necesită lucrări la sol pe scară largă. Dacă există un iaz lângă casă, are sens să se facă o pompă de căldură apă-apă. În acest caz, circuitul exterior este pur și simplu coborât în ​​iaz.

Eficiența pompei de căldură nu depinde atât de cât de ridicată este temperatura mediului, ci de constanța acesteia. O pompă de căldură proiectată și instalată corespunzător poate oferi locuinței suficientă căldură în timpul iernii, chiar și la temperaturi foarte scăzute de apă, pământ sau aer. Vara, pompele de căldură pot acționa ca un aparat de aer condiționat, răcirea locuinței.

Avantajele acestor instalații includ:

• eficienta energetica;
• Siguranța privind incendiile;
• multifuncționalitatea;
• funcționare îndelungată până la prima revizuire.

Punctele slabe ale unui astfel de sistem sunt:

• prețul inițial ridicat în comparație cu alte metode de încălzire a unei clădiri;
• cerința pentru starea rețelei de alimentare;
• mai zgomotos decât un cazan clasic pe gaz;
• nevoia de foraj.

Video: cum funcționează pompele de căldură

Articole similare:

• Încălzirea geotermală a locuinței: clasificarea metodelor dispozitivelor
• Pompă de căldură: tipuri de proiecte și dispozitiv independent

După cum vedeți, pentru a vă oferi locuința căldură și electricitate, puteți utiliza energie solară, vânt și apă. Fiecare dintre aceste metode are avantajele și dezavantajele sale. Cu toate acestea, din toate opțiunile existente, puteți utiliza metoda, care va fi atât ieftină, cât și eficientă.

Material actualizat 30.01.2018