Alternatívne zdroje energie: prehľad technológie

Dokonca aj školáci vedia, že zásoby ropy, plynu a uhlia nie sú nekonečné. Ceny energie neustále rastú a donútia platiteľov, aby si povzdychli a premýšľali o zvýšení svojich vlastných príjmov. Napriek úspechom civilizácie je mimo miest veľa miest, kde nie je dodávaný plyn, a na niektorých miestach dokonca ani elektrina. Na rovnakom mieste, kde takáto možnosť existuje, náklady na inštaláciu systému niekedy niekedy nezodpovedajú úrovni príjmov obyvateľstva. Nie je prekvapujúce, že alternatívna energia pre domácich majstrov je dnes zaujímavá pre majiteľov veľkých aj malých vidieckych domov a pre obyvateľov mesta.

Celý svet okolo nás je plný energie, ktorá je obsiahnutá nielen v útrobách zeme. V škole, na hodinách geografie sme sa dozvedeli, že je možné s vysokou účinnosťou využívať energiu vetra, slnka, prílivu, odlivu, padajúcej vody, zemského jadra a ďalších podobných energetických nosičov na úrovni celých krajín a kontinentov. Avšak použitie alternatívne zdroje energie je možné vykurovať samostatný dom.

Druhy alternatívnych zdrojov energie

Medzi prírodné zdroje súkromných dodávok energie treba uviesť:

• solárne panely;
• solárne kolektory;
• tepelné čerpadlá;
• veterné generátory;
• zariadenia na absorpciu vodnej energie;
• zariadenia na výrobu bioplynu.

S dostatkom finančných prostriedkov si môžete kúpiť hotový model jedného z týchto zariadení a objednať jeho inštaláciu. V reakcii na želania spotrebiteľov priemyselníci už dlho ovládajú výrobu solárnych panelov, tepelných čerpadiel atď. Ich cena však zostáva stabilne vysoká. Takéto zariadenia sa dajú robiť samostatne, čo šetrí nejaké peniaze, ale trávi viac času a úsilia.

Video: aká prírodná energia sa dá použiť

Princíp činnosti a použitie solárnych panelov v súkromnom dome

Fyzikálnym javom, na ktorom je založený princíp činnosti tohto zdroja energie, je fotoelektrický efekt. Slnečné svetlo dopadajúce na jeho povrch uvoľňuje elektróny, čo vytvára nadmerný náboj vnútri panelu. Ak k nej pripojíte batériu, objaví sa vďaka blesku v počte nábojov v obvode prúd.

Dizajn schopný zachytávať a premieňať energiu slnka je početný, rozmanitý a neustále sa zlepšuje.Pre mnohých remeselníkov sa zlepšenie týchto užitočných vzorov stalo vynikajúcim koníčkom. Na tematických výstavách títo nadšenci ochotne demonštrujú množstvo užitočných nápadov.

Základ solárny článok - špeciálne kryštály, ktoré zachytávajú energiu. Doma tieto prvky nie je možné vyrobiť, budú sa musieť kúpiť. Kryštály sú veľmi krehké, musí sa s nimi zaobchádzať opatrne. Ak chcete vyrobiť solárnu batériu, musíte:

1. Vytvorte rám pre solárne panely z priehľadného materiálu, napríklad z plexiskla.
2. Urobte si kufrík z kovového rohu, preglejky atď.
3. Opatrne spájajte kryštalické prvky do obvodu.
4. Vložte fotobunky do rámu.
5. Nainštalujte kryt.

Všeobecne existujú dva typy fotobuniek: monokryštalické a polykryštalické. Prvé sú trvanlivejšie a majú účinnosť asi 13%, zatiaľ čo druhé zlyhávajú rýchlejšie, ich účinnosť je o niečo nižšia - menej ako 9%. Monokryštálové fotobunky však fungujú dobre iba so stabilným tokom slnečnej energie, v zamračenom dni je však ich účinnosť oveľa nižšia. Polykryštalické prvky však prenášajú hmlisté počasie oveľa lepšie.

Výsledná elektrina sa môže použiť na napájanie domácich spotrebičov alebo na vykurovanie miestnosti pomocou technológie podlahového vykurovania. Ale energia slnka nie je vhodná iba na výrobu elektrickej energie. Pomocou slnečnej energie môžete ohrievať vodu. O tom v nasledujúcej časti článku. Výhody tohto zdroja energie:

• nevyčerpateľnosť;
• neprítomnosť odpadu alebo hluku v procese výroby energie;
• autonómie;
• relatívne lacná údržba;
• progresivita;

Nevýhody tejto technológie sú nasledujúce:

• vysoké náklady na samotných a uvedenie do panelov;
• mierne znečistenie planéty emisiami z výroby;
• drahé batérie;
• nízka účinnosť panelov av dôsledku toho potreba ich veľkého počtu.

Podrobné pokyny na výrobu solárnych panelov v našom nasledujúcom materiáli:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: Výroba solárnych článkov pre domácich majstrov

Hotové batérie sú samozrejme umiestnené na najslnečnejšej strane strechy. V takom prípade by malo byť možné nastaviť sklon panelu. Napríklad, počas snehu by panely mali byť umiestnené takmer zvislo, inak by vrstva snehu mohla rušiť prevádzku batérie alebo ich dokonca poškodiť.

Dizajn a použitie solárnych kolektorov

Primitívnym slnečným kolektorom je čierna kovová platňa umiestnená pod tenkou vrstvou priehľadnej kvapaliny. Ako viete zo školského kurzu fyziky, tmavé objekty sa zahrievajú viac ako svetlé. Táto tekutina sa pohybuje pomocou čerpadla, ochladzuje dosku a súčasne sa zahrieva. Vyhrievaný kvapalinový okruh môže byť umiestnený v nádrži pripojenej k zdroju studenej vody. Zahrievaním vody v nádrži sa tekutina z kolektora ochladí. A potom sa vráti. Takto tento energetický systém umožňuje získať stály zdroj horúcej vody av zime aj horúce radiátory.

V súčasnosti existujú 3 typy takýchto zariadení:

• vzduch;
• tubulárnej;
• plochý.

letecký

Vzduchové kolektory sú čierne taniere, pokryté sklom alebo priehľadným plastom. Okolo týchto dosiek prúdi vzduch prirodzene alebo násilne. Teplý vzduch sa používa na vykurovanie miestností v dome alebo na sušenie odevov.

Výhodou je extrémna jednoduchosť dizajnu a nízke náklady. Jedinou nevýhodou je použitie nútenej cirkulácie vzduchu. Ale bez toho sa môžete obísť.

trubkový

Trubicové kolektory sú vo forme niekoľkých zarovnaných v rade sklenených trubíc potiahnutých zvnútra materiálom absorbujúcim svetlo. Sú spojené so spoločným kolektorom a cez ne cirkuluje tekutina. Takýto kolektor má 2 spôsoby prenosu prijatej energie: priame a nepriame. Prvý spôsob sa používa v zime. Druhá sa uplatňuje celoročne. Pri použití vákuových trubíc existuje variácia: jedna sa vloží do druhej a medzi nimi sa vytvorí vákuum.

To ich izoluje od okolitého prostredia a lepšie zachováva prijaté teplo. Výhodami sú jednoduchosť a spoľahlivosť. Nevýhody zahŕňajú vysoké náklady na inštaláciu.

Plochý

Plochý kolektor je najbežnejším typom. Ako príklad vysvetlil princíp fungovania týchto zariadení. Výhodou tejto odrody je jednoduchosť a lacnosť v porovnaní s ostatnými. Nevýhodou sú značné tepelné straty ako iné podtypy.

Na zlepšenie existujúcich solárnych systémov navrhli inžinieri použitie zrkadla nazývaného náboj. Umožňujú zvýšiť teplotu vody zo štandardných 120 na 200 ° C. Tento poddruh zberateľov sa nazýva koncentrácia. Toto je jedna z najdrahších možností, čo je samozrejme nevýhoda.

Kompletné pokyny na výrobu inštalácie solárneho kolektora nájdete v nasledujúcom článku:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Využívanie veternej energie

Ak vietor dokáže poháňať roje mrakov, prečo nevyužiť svoju energiu na iné užitočné veci? Hľadanie odpovede na túto otázku viedlo inžinierov k vytvoreniu veterného generátora. Toto zariadenie sa zvyčajne skladá z:

• generátor;
• vysoká veža;
• čepele, ktoré sa otáčajú, zachytávajú vietor;
• batérie
• elektronické riadiace systémy.

Princíp činnosti veterného generátora je pomerne jednoduchý. Čepele, otáčajúce sa od silného vetra, otáčajú prevodovými hriadeľmi (u bežných ľudí - prevodovka). Sú pripojené k alternátoru. Prevod a generátor sú umiestnené v kolíske alebo iným spôsobom v gondole. Môže mať otočný mechanizmus. Generátor je pripojený k riadiacej automatike a zosilňovaciemu transformátoru napätia. Po transformátore sa napätie, ktoré zvýšilo jeho hodnotu, privedie do všeobecného napájacieho systému.

Pretože problémy vytvárania veterných generátorov boli študované už dlhú dobu, existujú projekty najrôznejších návrhov týchto zariadení. Modely s horizontálnou osou rotácie zaberajú pomerne veľký priestor, ale veterné generátory so zvislou osou rotácie sú oveľa kompaktnejšie. Samozrejme, pre efektívnu činnosť zariadenia je potrebný dostatočne silný vietor.

výhody:

• nedostatok emisií;
• autonómie;
• použitie jedného z obnoviteľných zdrojov;

nevýhody:

• potreba stálosti vetra;
• vysoká počiatočná cena;
• hluk rotácie a elektromagnetické žiarenie;
• zaberajú veľké plochy.

Podrobný návod na výrobu veterného generátora pre domácich majstrov na našej webovej stránke:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Voda ako zdroj energie

Najznámejším spôsobom použitia vody na výrobu elektriny sú samozrejme vodné elektrárne. Nie je však jediný.Stále existuje prílivová a súčasná energia. A teraz v poriadku.

Vodná elektráreň je priehrada, v ktorej je niekoľko protipovodňových uzáverov na riadený prietok vody. Tieto zámky sú spojené s lopatkami turbogenerátorov. Voda preteká pod tlakom a roztočí ju, čím vytvára elektrinu.

nevýhody:

• záplavy pobrežných oblastí;
• zníženie počtu obyvateľov riek;
• hluk.

Prúdy sily

Tento spôsob výroby energie je podobný generátoru vetra, s jediným rozdielom, že generátor s obrovskými lopatkami je umiestnený cez veľký morský prúd. Napríklad Gulf Stream. Je to však veľmi drahé a technicky náročné. Preto sú všetky veľké projekty stále na papieri. Existujú však malé, ale prebiehajúce projekty, ktoré preukazujú schopnosti tohto typu energie.

Prílivová energia

Konštrukcia elektrárne, ktorá premieňa tento druh energie na elektrickú energiu, je obrovská priehrada umiestnená v morskom zálive. Má otvory, cez ktoré voda vstupuje do chrbta. Sú spojené potrubím s elektrickými generátormi.

Prílivová elektráreň funguje takto: počas prílivu a odlivu sa zvyšuje hladina vody a vytvára sa tlak, ktorý môže otáčať hriadeľ generátora. Na konci prílivu a odlivu sú vstupy uzavreté a pri odlivu, ku ktorému dochádza po 6 hodinách, sú výstupy otvorené a proces sa opakuje v opačnom smere.

Výhody tejto metódy:

• lacná služba;
• návnada pre turistov.

nevýhody:

• značné stavebné náklady;
• poškodenie morskej fauny;
• chyby v dizajne môžu zaplaviť okolité mestá.

Používanie bioplynu

Pri anaeróbnom spracovaní organického odpadu sa uvoľňuje tzv. Bioplyn. Výsledkom je zmes plynov pozostávajúcich z metánu, oxidu uhličitého a sírovodíka. Generátor na výrobu bioplynu pozostáva z:

• zapečatená nádrž;
• šnek na miešanie organického odpadu;
• potrubie na vykládku odpadovej hmoty;
• ústia na plnenie odpadu a vody;
• odbočné potrubie, na ktoré príde prijatý plyn.

Kontajner na spracovanie odpadu je často usporiadaný nie na povrchu, ale v hrúbke pôdy. Aby sa zabránilo úniku výsledného plynu, je úplne utesnený. Malo by sa pamätať na to, že v procese extrakcie bioplynu tlak v nádrži neustále stúpa, takže je potrebné pravidelne čerpať plyn z nádrže. Výsledkom spracovania je okrem bioplynu aj vynikajúce organické hnojivo užitočné pre pestovanie rastlín.

Do zariadenia a jeho prevádzkové pravidlá generátor plynu sú stanovené zvýšené bezpečnostné požiadavky, pretože bioplyn je nebezpečný pri vdychovaní a môže explodovať. Avšak v mnohých krajinách sveta, napríklad v Číne, je tento spôsob výroby energie pomerne rozšírený.

Tento odpad môže byť použitý ako:

• suroviny pre tepelné elektrárne a kogeneračné jednotky;
• výmena zemného plynu v sporákoch, horákoch a kotloch.

Silnými stránkami tohto druhu paliva sú obnoviteľnosť a dostupnosť surovín na spracovanie, najmä v obciach. Tento druh paliva má niekoľko nevýhod, ako napríklad:

• emisie zo spaľovania;
• nedokonalá technológia výroby;
• cena zariadenia na výrobu bioplynu.

Zloženie a množstvo bioplynu získaného z odpadu závisí od substrátu. Väčšina plynu sa získava použitím tuku, obilia, priemyselného glycerínu, čerstvej trávy, siláže atď.Typicky sa do živočíšneho tanku pridáva zmes živočíšneho a rastlinného odpadu, do ktorého sa pridáva voda. V lete sa odporúča zvýšiť vlhkosť hmoty na 94-96%, v zime stačí 88-90% vlhkosti. Voda privádzaná do odpadovej nádrže by sa mala zohriať na 35 - 40 stupňov, inak sa proces rozkladu spomalí. Na udržanie tepla je na vonkajšej strane nádrže namontovaná vrstva izolačného materiálu.

Používanie biopalív (bioplyn)

Činnosť tepelného čerpadla je založená na inverznom Carnotovom princípe. Jedná sa o pomerne veľké a pomerne zložité zariadenie, ktoré zhromažďuje nízkopotenciálnu tepelnú energiu z prostredia a premieňa ju na energiu s vysokým potenciálom. Tepelné čerpadlá sa najčastejšie používajú na vykurovanie miestností. Zariadenie pozostáva z:

• vonkajší obvod s chladivom;
• vnútorný okruh s chladivom;
• výparníka;
• kompresor;
• kondenzátor.

Systém tiež používa freón. Vonkajší obvod tepelného čerpadla môže absorbovať energiu z rôznych prostredí: zeme, vody, vzduchu. Mzdové náklady na jeho vytvorenie závisia od typu čerpadla a jeho konfigurácie. Najťažšie je usporiadať čerpadlo typu „podzemná voda“, v ktorom je vonkajší obrys vodorovne umiestnený v hrúbke pôdy, pretože si to vyžaduje rozsiahle vykopávky. Ak je v blízkosti domu rybník, má zmysel vyrobiť tepelné čerpadlo voda-voda. V tomto prípade je vonkajší obvod jednoducho spustený do rybníka.

Účinnosť tepelného čerpadla nezávisí len od toho, ako vysoká je teplota média, ale od jeho stálosti. Správne navrhnuté a nainštalované tepelné čerpadlo môže poskytnúť domu dostatok tepla v zime, a to aj pri veľmi nízkych teplotách vody, pôdy alebo vzduchu. V lete môžu tepelné čerpadlá pôsobiť ako klimatizácia a chladiť tak domov.

Výhody týchto inštalácií zahŕňajú:

• energetická účinnosť;
• požiarna bezpečnosť;
• multifunkčnosť;
• dlhá prevádzka až do prvej generálnej opravy.

Medzi slabé stránky tohto systému patria:

• vysoká počiatočná cena v porovnaní s inými metódami vykurovania budovy;
• požiadavka na stav napájacej siete;
• hlučnejšie ako klasický plynový kotol;
• potreba vŕtania.

Video: ako fungujú tepelné čerpadlá

Súvisiace články:

• Geotermálne vykurovanie domácností: klasifikácia metód zariadenia
• Tepelné čerpadlo: typy prevedení a nezávislé zariadenie

Ako vidíte, na zabezpečenie tepla a elektriny pre váš domov môžete využívať slnečnú energiu, vietor a vodu. Každá z metód má svoje výhody a nevýhody. Napriek tomu zo všetkých existujúcich možností môžete použiť metódu, ktorá bude lacná a účinná.

Materiál bol aktualizovaný 30.01.2018