Nguồn năng lượng thay thế: Tổng quan về công nghệ

Ngay cả học sinh cũng biết rằng trữ lượng dầu, khí đốt và than không phải là vô hạn. Giá năng lượng liên tục tăng, buộc người trả tiền phải thở dài và suy nghĩ về việc tăng thu nhập của chính họ. Mặc dù thành tựu của nền văn minh, bên ngoài các thành phố có nhiều nơi không cung cấp khí đốt, và ở một số nơi thậm chí không có điện. Ở cùng một nơi có cơ hội như vậy, đôi khi chi phí lắp đặt hệ thống đôi khi không tương ứng với mức thu nhập của dân số. Không có gì đáng ngạc nhiên khi năng lượng thay thế tự làm được quan tâm ngày nay đối với cả chủ sở hữu của các ngôi nhà lớn và nhỏ, và người dân thị trấn.

Cả thế giới xung quanh chúng ta tràn đầy năng lượng, không chỉ chứa trong ruột của trái đất. Trở lại trường học, tại các bài học địa lý, chúng tôi đã học được rằng có thể sử dụng hiệu quả cao năng lượng của gió, mặt trời, thủy triều, nước rơi, lõi Trái đất và các chất mang năng lượng tương tự khác trên quy mô của toàn bộ các quốc gia và lục địa. Tuy nhiên sử dụng nguồn năng lượng thay thế nó có thể để sưởi ấm một ngôi nhà riêng biệt.

Các loại nguồn năng lượng thay thế

Trong số các lựa chọn cho các nguồn cung cấp năng lượng tư nhân tự nhiên cần lưu ý:

• Tấm năng lượng mặt trời;
• Bộ thu năng lượng mặt trời;
• bơm nhiệt;
• máy phát điện gió;
• lắp đặt để hấp thụ năng lượng nước;
• nhà máy khí sinh học.

Với đủ tiền, bạn có thể mua một mô hình được tạo sẵn của một trong những thiết bị này và đặt hàng cài đặt. Đáp ứng mong muốn của người tiêu dùng, các nhà công nghiệp từ lâu đã thành thạo việc sản xuất các tấm pin mặt trời, bơm nhiệt, v.v. Tuy nhiên, chi phí của chúng vẫn khá cao. Các thiết bị như vậy có thể được thực hiện một mình, tiết kiệm một số tiền, nhưng tốn nhiều thời gian và công sức hơn.

Video: năng lượng tự nhiên nào có thể được sử dụng

Nguyên lý hoạt động và sử dụng các tấm pin mặt trời trong nhà riêng

Hiện tượng vật lý mà nguyên lý hoạt động của nguồn năng lượng này dựa trên đó là hiệu ứng quang điện. Ánh sáng mặt trời, rơi trên bề mặt của nó, giải phóng các electron, tạo ra một điện tích dư thừa bên trong bảng điều khiển. Nếu bạn kết nối pin với nó, thì nhờ tia sét trong số lần sạc trong mạch, dòng điện sẽ xuất hiện.

Các thiết kế có khả năng nắm bắt và chuyển đổi năng lượng của mặt trời rất nhiều, đa dạng và không ngừng cải tiến.Đối với nhiều thợ thủ công, cải tiến các thiết kế hữu ích này đã trở thành một sở thích tuyệt vời. Tại các triển lãm chuyên đề, những người đam mê như vậy háo hức thể hiện rất nhiều ý tưởng hữu ích.

Điều cơ bản pin mặt trời - tinh thể đặc biệt thu năng lượng. Ở nhà, không thể làm những yếu tố như vậy, chúng sẽ phải được mua. Các tinh thể rất dễ vỡ, chúng phải được xử lý cẩn thận. Để tạo ra pin mặt trời, bạn phải:

1. Tạo khung cho các tấm pin mặt trời từ một vật liệu trong suốt, chẳng hạn như tấm mica.
2. Làm một trường hợp từ một góc kim loại, ván ép, vv
3. Nhẹ nhàng hàn các yếu tố tinh thể vào mạch.
4. Đặt các tế bào quang điện vào khung.
5. Lắp đặt nhà ở.

Nói chung, có hai loại tế bào quang điện: đơn tinh thể và đa tinh thể. Cái trước bền hơn và có hiệu suất khoảng 13%, trong khi cái sau thất bại nhanh hơn, hiệu quả của chúng thấp hơn một chút - dưới 9%. Tuy nhiên, các tế bào quang đơn tinh thể chỉ hoạt động tốt với dòng năng lượng mặt trời ổn định, vào một ngày nhiều mây, hiệu quả của chúng trở nên thấp hơn nhiều. Nhưng các yếu tố đa tinh thể mang theo sự mơ hồ của thời tiết tốt hơn nhiều.

Điện kết quả có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia dụng hoặc sưởi ấm một căn phòng bằng cách sử dụng công nghệ sưởi ấm dưới sàn. Nhưng năng lượng của mặt trời không chỉ phù hợp để tạo ra năng lượng điện. Sử dụng năng lượng mặt trời, bạn có thể làm nóng nước. Về điều này trong phần tiếp theo của bài viết. Vì vậy, những lợi thế của nguồn năng lượng này:

• vô tận;
• sự vắng mặt của bất kỳ chất thải hoặc tiếng ồn trong quá trình sản xuất năng lượng;
• quyền tự trị;
• bảo trì tương đối rẻ;
• tiến bộ;

Những nhược điểm của công nghệ này như sau:

• chi phí cao của bản thân và vận hành;
• ô nhiễm nhẹ của hành tinh với khí thải từ sản xuất;
• pin đắt tiền;
• hiệu quả thấp của các tấm, và do đó, cần một số lượng lớn trong số chúng.

Hướng dẫn chi tiết để sản xuất các tấm pin mặt trời trong vật liệu tiếp theo của chúng tôi:https://aquatech.tomathouse.com/vi/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: Sản xuất pin mặt trời DIY

Pin đã hoàn thành được đặt, tất nhiên, ở phía nắng nhất của mái nhà. Trong trường hợp này, cần điều chỉnh độ nghiêng của bảng điều khiển. Ví dụ, trong thời gian tuyết rơi, các tấm phải được đặt gần như theo chiều dọc, nếu không, một lớp tuyết có thể cản trở hoạt động của pin hoặc thậm chí làm hỏng chúng.

Thiết kế và sử dụng các bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ thu năng lượng mặt trời nguyên thủy là một tấm kim loại màu đen được đặt dưới một lớp chất lỏng trong suốt mỏng. Như bạn đã biết từ khóa học vật lý của trường, các vật thể tối nóng lên nhiều hơn vật sáng. Chất lỏng này di chuyển với sự trợ giúp của máy bơm, làm mát tấm và nóng lên cùng một lúc. Các mạch chất lỏng nóng có thể được đặt trong một bể kết nối với một nguồn nước lạnh. Bằng cách làm nóng nước trong bể, chất lỏng từ bộ thu nguội đi. Và rồi anh trở lại. Do đó, hệ thống năng lượng này cho phép bạn có được một nguồn nước nóng liên tục, và trong mùa đông cũng có bộ tản nhiệt nóng.

Ngày nay, có 3 loại thiết bị như vậy:

• không khí;
• hình ống;
• bằng phẳng.

Trên không

Bộ thu không khí là những tấm màu đen, được phủ bằng thủy tinh hoặc nhựa trong suốt. Xung quanh những tấm này, không khí lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức. Không khí ấm được sử dụng để sưởi ấm phòng trong nhà hoặc để làm khô quần áo.

Ưu điểm là sự đơn giản cực kỳ của thiết kế và chi phí thấp. Hạn chế duy nhất là sử dụng lưu thông không khí cưỡng bức. Nhưng bạn có thể làm mà không cần nó.

Hình ống

Bộ sưu tập hình ống có dạng một số liên kết trong một loạt các ống thủy tinh được tráng từ bên trong bằng vật liệu hấp thụ ánh sáng. Chúng được kết nối với một bộ thu chung và chất lỏng lưu thông qua chúng. Những người thu gom như vậy có 2 cách truyền năng lượng nhận được: trực tiếp và gián tiếp. Phương pháp đầu tiên được sử dụng vào mùa đông. Thứ hai được áp dụng quanh năm. Có một biến thể sử dụng ống chân không: một ống được chèn vào ống kia và chân không được tạo ra giữa chúng.

Điều này cách ly chúng khỏi môi trường và giữ nhiệt tốt hơn. Ưu điểm là sự đơn giản và độ tin cậy. Những nhược điểm bao gồm chi phí lắp đặt cao.

Bằng phẳng

Collector phẳng là loại phổ biến nhất. Chính ông là người đã làm ví dụ để giải thích nguyên lý hoạt động của các thiết bị này. Ưu điểm của sự đa dạng này là sự đơn giản và rẻ tiền so với những người khác. Nhược điểm là mất nhiệt đáng kể so với các phân nhóm khác không phải chịu.

Để cải thiện các hệ mặt trời hiện có, các kỹ sư đã đề xuất sử dụng một loại gương gọi là trung tâm. Chúng cho phép bạn tăng nhiệt độ nước từ 120 đến 200 ° C. Phân loài này của người thu gom được gọi là sự tập trung. Đây là một trong những lựa chọn đắt nhất, tất nhiên, là một nhược điểm.

Hướng dẫn đầy đủ để sản xuất lắp đặt bộ thu năng lượng mặt trời trong bài viết tiếp theo của chúng tôi:https://aquatech.tomathouse.com/vi/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Sử dụng năng lượng gió

Nếu gió có khả năng lái những đám mây, tại sao không sử dụng năng lượng của nó cho những thứ hữu ích khác? Việc tìm kiếm một câu trả lời cho câu hỏi này đã khiến các kỹ sư tạo ra một máy phát điện gió. Thiết bị này thường bao gồm:

• máy phát điện;
• toà nhà cao tầng;
• Lưỡi dao xoay, đón gió;
• pin
• hệ thống điều khiển điện tử.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió khá đơn giản. Các cánh quạt, quay từ gió mạnh, xoay trục truyền (ở người thường - hộp số). Chúng được kết nối với một máy phát điện. Bộ truyền và máy phát được đặt trong một cái nôi hoặc, theo một cách khác, một chiếc thuyền gondola. Nó có thể có một cơ chế xoay. Máy phát được kết nối với tự động điều khiển và biến áp điện áp tăng cường. Sau máy biến áp, điện áp tăng giá trị của nó được cấp cho hệ thống cung cấp điện chung.

Vì các vấn đề tạo ra máy phát điện gió đã được nghiên cứu trong một thời gian dài, có những dự án có thiết kế đa dạng nhất của các thiết bị này. Các mô hình với trục xoay ngang chiếm một không gian khá lớn, nhưng máy phát điện gió với trục xoay dọc thì nhỏ gọn hơn nhiều. Tất nhiên, để hoạt động hiệu quả của thiết bị cần có một luồng gió đủ mạnh.

Ưu điểm:

• thiếu khí thải;
• quyền tự trị;
• sử dụng một trong những tài nguyên tái tạo;

Nhược điểm:

• sự cần thiết của gió;
• giá khởi điểm cao;
• tiếng ồn quay và bức xạ điện từ;
• chiếm diện tích lớn.

Hướng dẫn từng bước về việc sản xuất một máy phát điện gió tự làm trên trang web của chúng tôi:https://aquatech.tomathouse.com/vi/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Nước là nguồn năng lượng

Tất nhiên, cách tốt nhất để sử dụng nước để tạo ra điện là các nhà máy thủy điện. Nhưng anh không phải là người duy nhất.Vẫn còn năng lượng thủy triều và năng lượng hiện tại. Và bây giờ theo thứ tự.

Một nhà máy thủy điện là một con đập trong đó có một số vùng lũ để xả nước có kiểm soát. Các khóa này được kết nối với các lưỡi của máy phát điện tua bin. Chảy dưới áp lực, nước quay tròn, do đó tạo ra điện.

Nhược điểm:

• ngập lụt vùng ven biển;
• giảm số lượng cư dân của các dòng sông;
• tiếng ồn.

Dòng điện cường độ

Phương pháp tạo năng lượng này tương tự như máy phát điện gió, với điểm khác biệt duy nhất là máy phát điện có lưỡi dao khổng lồ được đặt trên một dòng nước biển lớn. Chẳng hạn như Stream Stream chẳng hạn. Nhưng nó rất tốn kém và khó khăn về mặt kỹ thuật. Do đó, tất cả các dự án lớn vẫn còn trên giấy. Tuy nhiên, có những dự án nhỏ, nhưng đang diễn ra chứng minh khả năng của loại năng lượng này.

Năng lượng thủy triều

Thiết kế của nhà máy điện, biến loại năng lượng này thành điện năng, là một con đập khổng lồ nằm trong vịnh biển. Nó có lỗ thông qua đó nước vào lưng. Chúng được kết nối bằng một đường ống với máy phát điện.

Nhà máy điện thủy triều hoạt động như sau: khi thủy triều lên, mực nước tăng và áp lực được tạo ra có thể làm quay trục máy phát. Vào cuối triều, các cửa vào được đóng lại và khi thủy triều xuống, xảy ra sau 6 giờ, các cửa ra được mở và quá trình được lặp lại theo hướng ngược lại.

Ưu điểm của phương pháp này:

• dịch vụ giá rẻ;
• mồi cho khách du lịch.

Nhược điểm:

• chi phí xây dựng đáng kể;
• gây hại cho động vật biển;
• lỗi thiết kế có thể gây ra lũ lụt của các thành phố lân cận.

Việc sử dụng khí sinh học

Trong quá trình xử lý kỵ khí chất thải hữu cơ, cái gọi là khí sinh học được giải phóng. Kết quả là một hỗn hợp các khí bao gồm metan, carbon dioxide và hydro sulfide. Một máy phát điện để sản xuất khí sinh học bao gồm:

• bể kín;
• máy khoan để trộn chất thải hữu cơ;
• một đường ống để dỡ khối lượng chất thải của chất thải;
• miệng để đổ chất thải và nước;
• một ống nhánh mà khí nhận được đến.

Thông thường, một thùng chứa chất thải xử lý được sắp xếp không phải trên bề mặt, mà là độ dày của đất. Để ngăn chặn rò rỉ khí kết quả, nó được niêm phong hoàn toàn. Cần nhớ rằng trong quá trình khai thác khí sinh học, áp suất trong bể liên tục tăng lên, do đó, khí bắt buộc phải được lấy thường xuyên từ bể. Ngoài khí sinh học, kết quả của quá trình xử lý là một loại phân hữu cơ tuyệt vời hữu ích cho việc trồng cây.

Để thiết bị và quy tắc hoạt động như vậy máy phát điện tăng yêu cầu an toàn được áp đặt, vì khí sinh học là nguy hiểm để hít vào và có thể phát nổ. Tuy nhiên, tại một số quốc gia trên thế giới, ví dụ, ở Trung Quốc, phương pháp tạo năng lượng này khá phổ biến.

Sản phẩm thải này có thể được sử dụng như:

• nguyên liệu cho các nhà máy nhiệt điện và nhà máy đồng phát;
• thay thế khí đốt tự nhiên trong bếp lò, lò đốt và nồi hơi.

Điểm mạnh của loại nhiên liệu này là khả năng tái tạo và sẵn có, đặc biệt là ở các làng, nguyên liệu thô để chế biến. Loại nhiên liệu này có một số nhược điểm, chẳng hạn như:

• khí thải từ quá trình đốt cháy;
• công nghệ sản xuất không hoàn hảo;
• giá của bộ máy tạo khí sinh học.

Thành phần và lượng khí sinh học thu được từ chất thải phụ thuộc vào chất nền. Hầu hết khí thu được bằng cách sử dụng chất béo, ngũ cốc, glycerin công nghiệp, cỏ tươi, ủ chua, v.v.Thông thường, một hỗn hợp chất thải động vật và thực vật được thêm vào bể, trong đó một số nước được thêm vào. Vào mùa hè, nên tăng độ ẩm của khối lượng lên 94-96% và vào mùa đông, 88-90% độ ẩm là đủ. Nước được cung cấp cho bể chứa chất thải nên được làm nóng đến 35-40 độ, nếu không các quá trình phân hủy sẽ bị chậm lại. Để duy trì nhiệt, một lớp vật liệu cách nhiệt được gắn ở bên ngoài bể.

Việc sử dụng nhiên liệu sinh học (khí sinh học)

Hoạt động của bơm nhiệt dựa trên nguyên lý Carnot ngược. Đây là một thiết bị khá lớn và khá phức tạp, thu thập năng lượng nhiệt tiềm năng thấp của môi trường và chuyển đổi nó thành năng lượng có tiềm năng cao. Thông thường, bơm nhiệt được sử dụng để sưởi ấm phòng. Thiết bị này bao gồm:

• mạch ngoài với chất làm mát;
• mạch bên trong có chất làm mát;
• thiết bị bay hơi;
• máy nén;
• tụ điện.

Hệ thống cũng sử dụng freon. Mạch ngoài của bơm nhiệt có thể hấp thụ năng lượng từ nhiều môi trường khác nhau: đất, nước, không khí. Chi phí nhân công cho việc tạo ra nó phụ thuộc vào loại máy bơm và cấu hình của nó. Khó khăn nhất để sắp xếp một máy bơm loại "nước ngầm", trong đó đường viền bên ngoài nằm theo chiều ngang của độ dày của đất, vì điều này đòi hỏi phải đào quy mô lớn. Nếu có một cái ao gần nhà, sẽ rất hợp lý khi làm một cái bơm nhiệt nước với nước. Trong trường hợp này, mạch bên ngoài chỉ đơn giản là hạ xuống ao.

Hiệu quả của bơm nhiệt phụ thuộc không nhiều vào nhiệt độ của môi trường, mà phụ thuộc vào độ chụm của nó. Một máy bơm nhiệt được thiết kế và lắp đặt đúng cách có thể cung cấp cho ngôi nhà đủ nhiệt vào mùa đông, ngay cả ở nhiệt độ rất thấp của nước, đất hoặc không khí. Vào mùa hè, máy bơm nhiệt có thể hoạt động như một máy điều hòa không khí, làm mát nhà.

Ưu điểm của các cài đặt này bao gồm:

• hiệu suất năng lượng;
• an toàn cháy nổ;
• đa chức năng;
• Hoạt động lâu cho đến khi đại tu đầu tiên.

Những điểm yếu của một hệ thống như vậy là:

• giá ban đầu cao so với các phương pháp sưởi ấm tòa nhà khác;
• yêu cầu đối với trạng thái của mạng lưới cung cấp điện;
• ồn hơn nồi hơi gas cổ điển;
• sự cần thiết phải khoan

Video: cách thức hoạt động của bơm nhiệt

Những bài viết liên quan:

• Gia nhiệt địa nhiệt: phân loại phương pháp thiết bị
• Bơm nhiệt: các loại thiết kế và thiết bị độc lập

Như bạn có thể thấy, để cung cấp cho ngôi nhà của bạn nhiệt và điện, bạn có thể sử dụng năng lượng mặt trời, gió và nước. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm. Tuy nhiên, từ tất cả các tùy chọn hiện có, bạn có thể sử dụng phương pháp này, sẽ không tốn kém và hiệu quả.

Tài liệu cập nhật ngày 30/1/2018