- Види альтернативних джерел енергії
- Відео: яку природну енергію можна використовувати
- Відео: виготовлення сонячної батареї своїми руками
- Пристрій і використання сонячних колекторів
- повітряні
- трубчасті
- плоскі
- Використання енергії вітру
- Вода як джерело енергії
- сила течій
- енергія припливів
- застосування біогазу
- Застосування біопалива (біогазу)
- Відео: як працюють теплові насоси
Про те, що запаси нафти, газу і вугілля не нескінченні, знають навіть школярі. Ціни на енергоносії постійно підвищуються, змушуючи платників тяжко зітхати і замислюватися про збільшення власних доходів. Незважаючи на досягнення цивілізації, за межами міст залишається чимало місць, в які не підведений газ, а де-не-де немає навіть електрики. Там же, де така можливість є, вартість робіт по монтажу системи часом абсолютно не відповідає рівню доходів населення. Не дивно, що альтернативна енергія своїми руками викликає сьогодні інтерес як у власників великих і малих заміських будинків, так і у городян.
Весь навколишній світ сповнений енергії, яка міститься не тільки в надрах землі. Ще в школі, на уроках географії, ми дізналися, що можна з високою ефективністю в використовувати енергію вітру, сонця, припливів і відливів, падаючої води, земного ядра і інших подібних енергоносіїв в масштабах цілих країн і континентів. Однак використовувати альтернативні джерела енергії можна і для опалення окремого будинку.
Види альтернативних джерел енергії
Серед варіантів природних джерел приватного енергопостачання слід зазначити:
- сонячні батареї;
- сонячні колектори;
- теплові насоси;
- вітрогенератори;
- установки для поглинання енергії води;
- біогазові установки.
Маючи в своєму розпорядженні достатню кількість коштів, можна купити готову модель одного з подібних пристроїв і замовити її монтаж. Відгукуючись на побажання споживачів, промисловці давно освоїли виготовлення сонячних панелей, теплових насосів і т. П. Однак їх вартість залишається стабільно високою. Такі пристрої цілком можна зробити самостійно, заощадивши певну кількість грошей, але витративши більше часу і сил.
Відео: яку природну енергію можна використовувати
Принцип дії і застосування сонячних батарей в приватному будинку
Фізичне явище, на якому заснований принцип роботи цього джерела енергії - фотоефект. Сонячне світло, потрапляючи на її поверхню, вивільняє електрони, що створює надлишковий заряд всередині панелі. Якщо підключити до неї акумулятор, то завдяки зірниці в кількості зарядів в ланцюзі з'явиться струм.
Принцип роботи сонячної батареї полягає в фотоефекті
Конструкції, здатні вловлювати і перетворювати енергію сонця, численні, різноманітні і постійно поліпшуються. Для безлічі народних умільців вдосконалення цих корисних конструкцій перетворилося в відмінне хобі. На тематичних виставках такі ентузіасти охоче демонструють безліч корисних ідей.
Щоб зробити сонячні батареї, необхідно придбати монокристалічні або полікристалічні фотоелементи, помістити їх в прозорий каркас, який фіксують міцним корпусом
основа сонячної батареї - спеціальні кристали, які вловлюють енергію. У домашніх умовах такі елементи виготовити неможливо, їх доведеться купувати. Кристали дуже тендітні, звертатися з ними потрібно обережно. Щоб зробити сонячну батарею, необхідно:
- Виготовити каркас для сонячних батарей з прозорого матеріалу, наприклад, оргскла.
- Зробити корпус з металевого куточка, фанери і т. П.
- Акуратно злити кристалічні елементи в схему.
- Помістити фотоелементи в каркас.
- Виконати монтаж корпусу.
Взагалі існує два види фотоелементів: монокристалічні і полікристалічні. Перші більш довговічні і мають ККД близько 13%, а другі швидше виходять з ладу, їх ККД трохи нижче - менше 9%. Однак монокристалічні фотоелементи добре працюють лише при стабільному потоці сонячної енергії, в хмарний день їх ефективність стає значно нижче. А ось полікристалічні елементи переносять капризи погоди набагато краще.
Отримана електрика можна використовувати для живлення побутової техніки або ж для обігріву приміщення за допомогою технології теплої підлоги. Але енергія сонця придатна не тільки для вироблення електричної енергії. За допомогою сонячної енергії можна нагрівати воду. Про це в наступному розділі статті. Отже, переваги цього джерела енергії:
- невичерпність;
- відсутність будь-яких відходів або шумів в процесі виробництва енергії;
- автономність;
- відносно дешеве технічне обслуговування;
- прогресивність;
Недоліки цієї технології такі:
- висока вартість самих панелей і налагоджувальних робіт;
- невелике забруднення планети викидами при виробництві;
- дорогі акумуляторні батареї;
- низький ККД панелей, і, як наслідок, необхідність їх великої кількості.
Детальна інструкція по виготовленню сонячної батареї в нашому наступному матеріалі: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html
Відео: виготовлення сонячної батареї своїми руками
Готові батареї розміщують, зрозуміло, на самій сонячній стороні даху. При цьому слід передбачити можливість регулювання нахилу панелі. Наприклад, під час снігопадів панелі слід розміщувати практично вертикально, інакше шар снігу може перешкодити роботі батарей або навіть пошкодити їх.
Пристрій і використання сонячних колекторів
Примітивний сонячний колектор являє собою пластину з металу чорного кольору, вміщену під тонкий шар прозорої рідини. Як відомо зі шкільного курсу фізики - темні предмети нагріваються сильніше, ніж світлі. Ця рідина за допомогою насоса рухається, охолоджує пластину і нагрівається при цьому сама. Контур з нагрітою рідиною можна помістити в бак, підключений до джерела холодної води. Нагріваючи воду в баку, рідина з колектора охолоджується. А потім і повертається назад. Таким чином, ця енергосистема дозволяє отримати постійне джерело гарячої води, а в зимовий час ще і гарячі батареї опалення.
Існує три види колекторів, що відрізняються пристроєм
На сьогоднішній день існує 3 типи таких пристроїв:
- повітряні;
- трубчасті;
- плоскі.
повітряні
Повітряні колектори складаються з пластин темного кольору
Повітряні колектори представляють собою пластини чорного кольору, закриті склом або прозорим пластиком. Навколо цих пластин природно або примусово циркулює повітря. Тепле повітря застосовується для обігріву кімнат в будинку або ж для сушіння білизни.
Перевагою є гранична простота конструкції і низька вартість. Єдиним недоліком є застосування примусової циркуляції повітря. Але можна обійтися і без неї.
трубчасті
Плюс такого колектора - простота і надійність
Трубчасті колектори мають вигляд кількох збудованих в ряд скляних трубок, покритих зсередини светопоглощающую матеріалом. Вони з'єднані в загальний колектор і через них циркулює рідина. Такі колектори мають 2 способи передачі отриманої енергії: прямий і непрямий. Перший спосіб використовується в зимовий час. Другий же застосовується цілий рік. Існує варіація з використанням вакуумних трубок: одна вставляється в іншу і між ними створюється вакуум.
Це ізолює їх від навколишнього середовища і краще зберігає отримане тепло. Перевагами є простота і надійність. До недоліків можна віднести високу вартість установки.
плоскі
Щоб зробити роботу колекторів ефективніше, інженери запропонували використовувати концентратори
Плоский колектор - найпоширеніший тип. Саме він послужив прикладом для пояснення принципу дії цих пристроїв. Перевагою цього різновиду є простота і дешевизна в порівнянні з іншими. Недоліком є значна втрата тепла, ніж інші підтипи не страждають.
Щоб поліпшити вже існуючі геліосистеми інженери запропонували застосовувати подобу дзеркал, назване концентраторами. Вони дозволяють підняти температуру води зі стандартних 120 до 200 C °. Цей підвид колекторів отримав назву концентраційних. Це один з найдорожчих варіантів виконання, що, безсумнівно, є недоліком.
Повна інструкція з виготовлення монтажу сонячного колектора в нашій наступній статті: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
Використання енергії вітру
Якщо вітер здатний ганяти зграї хмар, чому б не використати його енергію на інші корисні справи? Пошуки відповіді на це питання привели інженерів до створення вітрогенератора. Це пристрій зазвичай складається з:
- генератора;
- високої вежі;
- лопатей, які обертаються, вловлюючи вітер;
- батареї;
- системи електронного управління.
Принцип дії вітрогенератора досить простий. Лопаті, обертаючись від сильного вітру, обертають вали трансмісії (в народі - коробку передач). Вони з'єднані з генератором змінного струму. Трансмісія і генератор розташовані в колисці або, по-іншому, гондолі. Вона може мати поворотний механізм. Генератор підключений до керуючої автоматики і що підвищує напругу трансформатора. Після трансформатора напруга, яка збільшила своє значення, віддається в загальну систему електропостачання.
Вітрогенератори підходять для місцевості, де постійно дме вітер
Оскільки питання створення вітрогенераторів вивчаються досить давно, існують проекти найрізноманітніших конструкцій цих пристроїв. Моделі з горизонтальною віссю обертання займають досить великий простір, а ось вітрогенератори з вертикальною віссю обертання набагато компактніше. Зрозуміло, для ефективної роботи пристрою потрібен досить сильний вітер.
переваги:
- відсутність викидів;
- автономність;
- використання одного з поновлюваних ресурсів;
недоліки:
- необхідність в сталості вітру;
- висока початкова ціна;
- шум, видаваний при обертанні, і електромагнітне випромінювання;
- займають великі площі.
Вітрогенератор необхідно розмістити якомога вище, щоб його робота була ефективною. Моделі, які мають вертикальну вісь обертання, компактніше, ніж при горизонтальному обертанні
Покрокове керівництво по виготовленню вітрогенератора своїми руками на нашому сайті: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
Вода як джерело енергії
Найвідоміший спосіб використання води для отримання електрики - це, звичайно ж, ГЕС. Але він не єдиний. Є ще енергія припливів і енергія течій. А тепер по порядку.
Гідроелектростанція це гребля, в якій є кілька шлюзів для керованого скидання води. Ці шлюзи з'єднані з лопатями турбогенераторів. Протікаючи під тиском, вода розкручує його, тим самим виробляючи електрику.
недоліки:
- затоплення прибережних територій;
- зменшення чисельності мешканців річок;
- шум.
Для використання енергії води будують спеціальні станції
сила течій
Цей спосіб отримання енергії схожий на ветрогенератораторний, з тією лише різницею, що генератор з лопатями величезних розмірів розміщується поперек великого морського течії. Такого як Гольфстрім, наприклад. Але це дуже дорого і технічно складно. Тому все великі проекти залишаються поки на папері. Проте, існують невеликі, але діючі проекти, що демонструють можливості цього виду енергії.
енергія припливів
Конструкція електростанції, що перетворює цей різновид енергії в електрику, являє собою величезну греблю, розміщену в морській затоці. У ній є отвори, через які вода проникає на зворотний бік. Вони пов'язані трубопроводом з електрогенераторами.
Працює приливна електростанція в такий спосіб: під час приливу рівень води підвищується і створюється тиск, здатне обертати вал генератора. Після закінчення припливу впускні отвори закриваються і під час відливу, який відбувається через 6 годин, відкривають випускні і процес повторюється в зворотну сторону.
Плюси цього способу:
- дешеве обслуговування;
- приманка для туристів.
недоліки:
- значні витрати на будівництво;
- шкоду для морської фауни;
- помилки при проектуванні можуть викликати затоплення довколишніх міст.
застосування біогазу
Під час анаеробної переробки органічних відходів виділяється так званий біогаз. В результаті виходить суміш газів, що складається з метану, вуглекислоти і сірководню. Генератор для отримання біогазу складається з:
- герметичного бака;
- шнека для перемішування органічних відходів;
- патрубка для вивантаження відпрацьованої маси відходів;
- горловини для заливки відходів і води;
- патрубка, за яким надходить отриманий газ.
Нерідко ємність для переробки відходів влаштовують не на поверхні, а в товщі грунту. Щоб не допустити витоку отриманого газу, її роблять повністю герметичній. При цьому слід пам'ятати про те, що в процесі виділення біогазу тиск в ємності постійно підвищується, тому газ потрібно з ємності регулярно відбирати. Крім біогазу в результаті переробки виходить відмінне органічне добриво, корисне для вирощування рослин.
До пристрою і правилам експлуатації такого газового генератора пред'являються підвищені вимоги безпеки, оскільки біогаз небезпечно вдихати і він може вибухнути. Втім, в ряді країн світу, наприклад, в Китаї, цей спосіб отримання енергії поширений досить широко.
Подібна установка для отримання біогазу може коштувати недешево
Цей продукт переробки відходів можна використовувати як:
- сировина для теплової електростанції і когенераційної установки;
- заміну природному газу в плитах, пальниках і котлах.
Сильною стороною цього виду палива є поновлювані і доступність, особливо в селах, сировини для переробки. Цей вид палива має і ряд недоліків, таких як:
- викиди від спалювання;
- недосконала технологія отримання;
- ціна апарату для створення біогазу.
Конструкція генератора для отримання біогазу дуже проста, проте при його експлуатації слід дотримуватися певної обережності, оскільки біогаз - небезпечне для здоров'я горюча речовина
Склад і кількість біогазу, одержуваного з відходів, залежить від субстрату. Найбільше газу отримують при використанні жиру, зерна, технічного гліцерину, свіжої трави, силосу і т. П. Зазвичай в бак завантажують суміш з відходів тваринного і рослинного походження, в яку додають деяку кількість води. У літню пору рекомендується збільшити вологість маси до 94-96%, а в зимовий час досить і 88-90% вологи. Воду, що подається в резервуар з відходами, слід підігрівати до 35-40 градусів, інакше процеси розкладання будуть сповільнені. Щоб зберегти тепло, зовні на бак монтують шар теплоізоляційного матеріалу.
Застосування біопалива (біогазу)
Дія теплового насоса засновано на зворотному принципі Карно. Це досить велика і досить складний пристрій, яке збирає низькопотенційну теплову енергію навколишнього середовища і перетворює її в енергію з високим потенціалом. Найчастіше теплові насоси використовують для обігріву приміщень. Пристрій складається з:
- зовнішнього контуру з теплоносієм;
- внутрішнього контуру з теплоносієм;
- випарника;
- компресора;
- конденсатора.
В системі також використовується фреон. Зовнішній контур теплового насоса може поглинати енергію з різного середовища: землі, води, повітря. Витрати праці на його створення залежать від типу насоса і його конфігурації. Найскладніше влаштувати насос типу «земля-вода», в якому зовнішній контур горизонтально розташовується в товщі грунту, оскільки це вимагає масштабних земляних робіт. Якщо біля будинку є водойма, має сенс зробити тепловий насос типу «вода-вода». В цьому випадку зовнішній контур просто опускають у водойму.
Тепловий насос перетворює низькопотенційну енергію землі, води або повітря в високопотенційний теплову енергію, яка дозволяє цілком ефективно обігріти будинок
Ефективність роботи теплового насоса залежить не стільки від того, як висока температура середовища, скільки від її сталості. Правильно спроектований і встановлений тепловий насос може забезпечити будинок достатньою кількістю тепла в зимовий час, навіть при дуже низькій температурі води, землі або повітря. У літню пору теплові насоси можуть виконувати роль кондиціонера, охолоджуючи житло.
Щоб використовувати такі насоси, потрібно попередньо виконати бурові роботи
До переваг цих установок можна віднести:
- енергоефективність;
- пожежна безпека;
- багатофункціональність;
- тривала експлуатація до першого капітального ремонту.
Слабкою стороною подібної системи є:
- висока початкова ціна в порівнянні з іншими способами обігріву будівлі;
- вимога до стану електромережі;
- галасливіші, ніж класичний газовий котел;
- необхідність проведення бурових робіт.
Відео: як працюють теплові насоси
Статті в тему:
Як бачите, для того щоб забезпечити свій будинок теплом і електрикою, можна використовувати сонячну енергію, силу вітру і води. У кожного із способів є свої переваги і недоліки. Але тим не менш, з усіх існуючих варіантів можна використовувати метод, який буде і недорогим, і ефективним.
Матеріал оновлений 30.01.2018