Alternativa energikällor: Teknisk översikt

Till och med skolbarn vet att reserverna av olja, gas och kol inte är oändliga. Energipriserna stiger ständigt, vilket tvingar betalarna att sucka kraftigt och fundera på att öka sina egna inkomster. Trots civilisationens framsteg finns det utanför städerna många platser där gas inte levereras, och på vissa platser finns det inte ens el. På samma ställe där en sådan möjlighet finns motsvarar ibland inte kostnaderna för installation av systemet till inkomstnivån för befolkningen. Det är inte förvånande att gör-det-själv-alternativ energi är intressant idag för både ägarna av stora och små hus på landsbygden och stadsbefolkningen.

Hela världen runt oss är full av energi, som inte bara finns i jordens tarmar. Tillbaka i skolan, på geografikurser, lärde vi oss att det är möjligt att använda hög effektivitet av vind, sol, tidvatten, fallande vatten, jordens kärna och andra liknande energibärare i skala från hela länder och kontinenter. Använd dock alternativa energikällor det är möjligt att värma ett separat hus.

Typer av alternativa energikällor

Bland alternativen för naturliga källor till privat energiförsörjning bör noteras:

• solpaneler;
• solfångare;
• värmepumpar;
• vindgeneratorer;
• anläggningar för absorption av vattenenergi;
• biogasanläggningar.

Med tillräckliga medel kan du köpa en färdig modell av en av dessa enheter och beställa installationen. Som svar på konsumenternas önskemål har industrier länge behärskat tillverkningen av solpaneler, värmepumpar osv. Men deras kostnader är fortfarande stabila höga. Sådana enheter kan göras på egen hand, vilket sparar lite pengar men spenderar mer tid och ansträngning.

Video: vilken naturlig energi som kan användas

Principen för drift och användning av solpaneler i ett privat hus

Det fysiska fenomenet som denna energikällas funktionsprincip bygger på är den fotoelektriska effekten. Solljus, som faller på ytan, frigör elektroner, vilket skapar en överskottsladdning inuti panelen. Om du ansluter ett batteri till det kommer strömmen att visas tack vare blixtnedslaget i antalet laddningar i kretsen.

Konstruktioner som kan fånga och konvertera solens energi är många, varierade och förbättras ständigt.För många folkhantverkare har förbättring av dessa användbara mönster blivit en utmärkt hobby. Vid tematiska utställningar visar sådana entusiaster gärna många användbara idéer.

Grunden solcell - speciella kristaller som fångar energi. Hemma kan sådana element inte göras, de måste köpas. Kristallerna är mycket ömtåliga, de måste hanteras med försiktighet. För att skapa ett solbatteri måste du:

1. Skapa en ram för solpaneler av ett transparent material, till exempel plexiglas.
2. Gör ett fall från ett metallhörn, plywood etc.
3. Löd de kristallina elementen försiktigt i kretsen.
4. Placera fotocellerna i ramen.
5. Installera hus.

I allmänhet finns det två typer av solceller: monokristallin och polykristallin. De förstnämnda är mer hållbara och har en effektivitet på cirka 13%, medan de senare misslyckas snabbare, deras effektivitet är något lägre - mindre än 9%. Emellertid fungerar enkristalliga fotoceller bara bra med ett stabilt flöde av solenergi, på en molnig dag blir deras effektivitet mycket lägre. Men polykristallina element bär vädret vagaries mycket bättre.

Den resulterande elen kan användas för att driva hushållsapparater eller för att värma ett rum med golvvärme-teknik. Men solens energi är inte bara lämplig för att generera elektrisk energi. Med solenergi kan du värma vatten. Om detta i nästa avsnitt av artikeln. Så fördelarna med denna energikälla:

• outtömlighet;
• frånvaron av avfall eller buller i processen för energiproduktion;
• autonomi;
• relativt billigt underhåll;
• progressivitet;

Nackdelarna med denna teknik är följande:

• de höga kostnaderna för själva panelerna och driftsättning;
• lätt förorening av planeten med utsläpp från produktion;
• dyra batterier;
• låg effektivitet hos panelerna, och som en följd därav behovet av ett stort antal av dem.

Detaljerade instruktioner för tillverkning av solpaneler i vårt nästa material:https://aquatech.tomathouse.com/sv/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: tillverkning av DIY solceller

Färdiga batterier är naturligtvis placerade på takens soligaste sida. I detta fall bör det vara möjligt att justera lutningen på panelen. Till exempel, under snöfall, bör paneler placeras nästan vertikalt, annars kan ett lager snö påverka batteridrift eller till och med skada dem.

Design och användning av solfångare

Den primitiva solfångaren är en svart metallplatta placerad under ett tunt lager transparent vätska. Som du vet från kursen på skolfysiken värms mörka föremål upp mer än lätta. Denna vätska rör sig med hjälp av en pump, kyler plattan och värms upp samtidigt. Den uppvärmda vätskekretsen kan placeras i en tank ansluten till en källa med kallt vatten. Genom att värma vattnet i tanken kyls vätskan från uppsamlaren. Och sedan kommer han tillbaka. Således låter det här kraftsystemet få en konstant källa till varmt vatten, och på vintern också heta radiatorer.

Idag finns det tre typer av sådana enheter:

• luft;
• rörformig;
• platt.

Antenn

Luftsamlare är svarta plattor täckta med glas eller transparent plast. Runt dessa plattor cirkulerar luft naturligt eller med kraft. Varm luft används för att värma rum i huset eller för att torka kläder.

Fördelen är designens extremt enkla och låga kostnader. Den enda nackdelen är användningen av tvingad luftcirkulation. Men du kan klara dig utan det.

Rörformig

Rörformiga samlare är i form av flera i linje i en serie glasrör belagda från insidan med ljusabsorberande material. De är anslutna till en gemensam uppsamlare och vätska cirkulerar genom dem. Sådana samlare har två sätt att överföra den mottagna energin: direkt och indirekt. Den första metoden används på vintern. Den andra tillämpas året runt. Det finns en variation med vakuumrör: en sätts in i den andra och ett vakuum skapas mellan dem.

Detta isolerar dem från miljön och behåller den mottagna värmen bättre. Fördelar är enkelhet och tillförlitlighet. Nackdelarna inkluderar de höga installationskostnaderna.

Platt

Plattsamlare är den vanligaste typen. Det var han som tjänade som ett exempel för att förklara principen om drift av dessa enheter. Fördelen med denna sort är enkelhet och billighet jämfört med andra. Nackdelen är betydande värmeförluster än andra undertyper inte lider.

För att förbättra befintliga solsystem, föreslog ingenjörer att använda en slags spegel som kallas ett nav. De låter dig höja vattentemperaturen från standard 120 till 200 ° C. Denna underart av samlare kallas koncentration. Detta är ett av de dyraste alternativen, som naturligtvis är en nackdel.

Kompletta instruktioner för tillverkning av installation av en solfångare i vår nästa artikel:https://aquatech.tomathouse.com/sv/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Använd vindkraft

Om vinden kan driva moln, varför inte använda sin energi för andra användbara saker? Sökandet efter ett svar på denna fråga ledde ingenjörer att skapa en vindgenerator. Den här enheten består vanligtvis av:

• generator;
• högt torn;
• blad som roterar och fångar vinden;
• batterier
• elektroniska styrsystem.

Funktionen för vindkraftsgeneratorn är ganska enkel. Bladen, som roterar från starka vindar, roterar växellådorna (hos vanliga människor - växellådan). De är anslutna till en generator. Växellådan och generatoren är placerade i en vagga eller på annat sätt en gondol. Det kan ha en svängbar mekanism. Generatorn är ansluten till styrautomaterna och uppstegspänningstransformatorn. Efter transformatorn ges den spänning som har ökat dess värde till det allmänna strömförsörjningssystemet.

Eftersom frågorna om att skapa vindgeneratorer har studerats under en lång tid finns det projekt med de mest olika utformningarna av dessa enheter. Modeller med en horisontell rotationsaxel upptar ett ganska stort utrymme, men vindgeneratorer med en vertikal rotationsaxel är mycket mer kompakta. För en effektiv drift av anordningen krävs naturligtvis en tillräckligt stark vind.

fördelar:

• brist på utsläpp;
• autonomi;
• användning av en av förnybara resurser;

nackdelar:

• behovet av konstant vind;
• högt startpris;
• rotationsbrus och elektromagnetisk strålning;
• ockupera stora områden.

En steg-för-steg-guide för tillverkning av en gör-det-själv vindgenerator på vår webbplats:https://aquatech.tomathouse.com/sv/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Vatten som energikälla

Det mest kända sättet att använda vatten för att generera elektricitet är naturligtvis vattenkraftverk. Men han är inte den enda.Det finns fortfarande tidvattenenergi och aktuell energi. Och nu i ordning.

Ett vattenkraftverk är en dam där det finns flera översvämningsportar för kontrollerad vattenutsläpp. Dessa lås är anslutna till turbogeneratorernas blad. Rinnande under tryck, vattnet snurrar det och genererar därmed el.

nackdelar:

• översvämningar av kustområden;
• minskning av antalet invånare i floderna;
• ljud.

Styrka strömmar

Denna metod för att generera energi liknar en vindgenerator, med den enda skillnaden är att en generator med enorma blad placeras över en stor havsström. Som till exempel Golfströmmen. Men det är väldigt dyrt och tekniskt svårt. Därför finns alla större projekt fortfarande på papper. Ändå finns det små men pågående projekt som visar kapaciteten för denna typ av energi.

Tidvattensenergi

Utformningen av kraftverket, som förvandlar denna typ av energi till elektricitet, är en enorm dam som ligger i havsviken. Den har hål genom vilka vatten kommer in i ryggen. De är anslutna med en rörledning med elektriska generatorer.

Tidvattenkraftverket fungerar enligt följande: under högvatten stiger vattennivån och tryck skapas som kan rotera generatoraxeln. I slutet av tidvattnet stängs inloppen och vid lågvatten, vilket inträffar efter 6 timmar, öppnas utloppen och processen upprepas i motsatt riktning.

Fördelarna med denna metod:

• billig service;
• bete för turister.

nackdelar:

• betydande byggkostnader;
• skada på marin fauna;
• designfel kan orsaka översvämningar av närliggande städer.

Användning av biogas

Under anaerob behandling av organiskt avfall släpps den så kallade biogas. Resultatet är en blandning av gaser som består av metan, koldioxid och vätesulfid. Generatorn för produktion av biogas består av:

• tätad tank;
• skruv för blandning av organiskt avfall;
• ett rör för lossning av avfallsmassan;
• fyllmedel för fyllning av avfall och vatten;
• ett grenrör på vilket den mottagna gasen anländer.

Ofta är en behållare för bearbetning av avfall inte anordnad på ytan utan i markens tjocklek. Att förhindra läckage av den resulterande gasen, är det helt förseglad. Det bör komma ihåg att i processen med biogasuttag stiger trycket i tanken ständigt, så att gasen måste tas regelbundet från tanken. Förutom biogas är resultatet av bearbetningen ett utmärkt organiskt gödningsmedel som är användbart för växande växter.

Till enheten och driftsreglerna för sådan gasgenerator ökade säkerhetskrav ställs, eftersom biogas är farligt att andas in och kan explodera. Men i ett antal länder i världen, till exempel i Kina, är denna metod för att generera energi ganska utbredd.

Denna avfallsprodukt kan användas som:

• råvaror för värmekraftverk och kraftvärmeanläggningar;
• utbyte av naturgas i spisar, brännare och pannor.

Styrkorna med denna typ av bränsle är förnybarhet och tillgänglighet, särskilt i byar, av råvaror för bearbetning. Denna typ av bränsle har flera nackdelar, såsom:

• utsläpp från förbränning;
• ofullkomlig produktionsteknologi;
• priset på apparaten för att skapa biogas.

Sammansättningen och mängden biogas som erhållits från avfall beror på underlaget. Mest gas erhålls genom användning av fett, spannmål, industriellt glycerin, färskt gräs, ensilage etc.Typiskt tillsätts en blandning av animaliskt och vegetabiliskt avfall till tanken, till vilken lite vatten tillsätts. På sommaren rekommenderas att öka massans fuktighet till 94-96%, och på vintern är 88-90% fukt tillräckligt. Vattnet som tillförs avfallstanken bör värmas till 35-40 grader, annars bryts nedbrytningsprocesserna ner. För att upprätthålla värmen monteras ett lager isolerande material på utsidan av tanken.

Användning av biobränslen (biogas)

Värmepumpens verkan är baserad på den omvända Carnot-principen. Det här är en ganska stor och ganska komplex anordning som samlar lågpotential termisk energi i miljön och omvandlar den till energi med hög potential. Oftast används värmepumpar för att värma rum. Enheten består av:

• extern krets med kylvätska;
• intern krets med kylvätska;
• indunstare;
• kompressor;
• kondensator.

Systemet använder också freon. Värmepumpens externa krets kan ta upp energi från olika miljöer: jord, vatten, luft. Arbetskostnader för skapandet beror på pumptypen och dess konfiguration. Det svåraste att anordna en pump av typen "grundvatten", i vilken den yttre konturen är horisontellt placerad i jordens tjocklek, eftersom detta kräver storskalig utgrävning. Om det finns ett damm nära huset är det vettigt att skapa en vatten-vatten värmepump. I detta fall sänks den yttre kretsen helt enkelt ned i dammet.

Värmepumpens effektivitet beror inte så mycket på hur hög temperaturen på mediet är, utan på dess konstans. En korrekt utformad och installerad värmepump kan ge huset tillräckligt med värme på vintern, även vid mycket låga temperaturer på vatten, mark eller luft. På sommaren kan värmepumpar fungera som luftkonditionering och kyla hemmet.

Fördelarna med dessa installationer inkluderar:

• energieffektivitet;
• brandsäkerhet;
• multifunktionalitet;
• lång drift tills den första översynen.

Svagheterna i ett sådant system är:

• högt initialpris i jämförelse med andra metoder för uppvärmning av en byggnad;
• krav på energiförsörjningsnätets tillstånd;
• mer bullriga än en klassisk gaspanna;
• behovet av borrning.

Video: hur värmepumpar fungerar

Relaterade artiklar:

• Geotermisk hemvärme: klassificering av enhetsmetoder
• Värmepump: typer av konstruktioner och oberoende enheter

Som du kan se kan du använda solenergi, vind och vatten för att förse ditt hem med värme och elektricitet. Var och en av metoderna har sina fördelar och nackdelar. Men från alla befintliga alternativ kan du använda metoden, som är både billig och effektiv.

Material uppdaterat 01/30/2018