Запасите от природни горива не са неограничени, а цените на енергията постоянно растат. Съгласете се, би било хубаво да използвате алтернативни източници на енергия вместо традиционните, за да не зависи от доставчиците на газ и електроенергия във вашия регион. Но не знаете откъде да започнете?

Ще ви помогнем да разберете основните източници на възобновяема енергия - в този материал разгледахме най-добрите екотехнологии. Алтернативната енергия може да замени конвенционалните източници на енергия: можете да създадете много ефективна инсталация за нейното производство със собствените си ръце.

Нашата статия обсъжда прости начинисглобяване на термопомпа, вятърен генератор и соларни панели, подбрани са фотографски илюстрации на отделни етапи от процеса. За по-голяма яснота материалът е снабден с видеоклипове за производството на екологични инсталации.

„Зелените технологии“ ще намалят значително разходите на домакинствата чрез използването на практически безплатни източници.

От древни времена хората са използвали механизми и устройства в ежедневието, чието действие е насочено към превръщане на природните сили в механична енергия. Ярък пример за това са водните и вятърните мелници.

С появата на електричеството наличието на генератор направи възможно преобразуването на механичната енергия в електрическа.

Водната мелница е предшественик на автоматичната помпа, която не изисква присъствието на човек за извършване на работата. Колелото се върти спонтанно под натиска на водата и независимо изтегля вода

Днес значително количество енергия се генерира именно от вятърни комплекси и водноелектрически централи. В допълнение към вятъра и водата, хората имат достъп до такива източници като биогоривата, енергията на земните недра, слънчевата светлина, енергията на гейзерите и вулканите и силата на приливите и отливите.

Следните устройства се използват широко в ежедневието за генериране на възобновяема енергия:

Високата цена както на самите устройства, така и на монтажните работи спира много хора да получават привидно безплатна енергия.

Изплащането може да достигне 15-20 години, но това не е причина да се лишавате от икономически перспективи. Всички тези устройства могат да бъдат направени и инсталирани независимо.

Когато избирате източник на алтернативна енергия, трябва да се съсредоточите върху неговата наличност, тогава максималната мощност ще бъде постигната с минимални инвестиции

Домашни слънчеви панели

Готовият слънчев панел струва много пари, така че не всеки може да си позволи закупуването и инсталирането му. Като направите сами панела, разходите могат да бъдат намалени 3-4 пъти.

Преди да започнете да изграждате слънчев панел, трябва да разберете как работи всичко.

Галерия с изображения

Принципът на работа на слънчевата система за захранване

Разбирането на целта на всеки елемент от системата ще ви позволи да си представите нейната работа като цяло.

Основните компоненти на всяка соларна система за захранване:

• Соларен панел.Това е комплекс от елементи, свързани в едно цяло, което превръща слънчевата светлина в поток от електрони.
• Батерии.Едно няма да е достатъчно за дълго време, така че системата може да има до дузина такива устройства. Броят на батериите се определя от консумираната мощност. Броят на батериите може да бъде увеличен в бъдеще чрез добавяне на необходимия брой слънчеви панели към системата;
• Слънчев контролер за зареждане.Това устройство е необходимо, за да се осигури нормално зареждане на батерията. Основната му цел е да предотврати повторно зареждане на батерията.
• Инвертор. Устройство, необходимо за преобразуване на ток. Батериите осигуряват ток с ниско напрежение, а инверторът го преобразува в ток с високо напрежение, необходим за функционалност - изходна мощност. За дома ще бъде достатъчен инвертор с изходна мощност от 3-5 kW.

Основната характеристика на слънчевите панели е, че те не могат да произвеждат ток с високо напрежение. Отделен елемент от системата е в състояние да генерира ток от 0,5-0,55 V. Една слънчева батерия е в състояние да произведе ток от 18-21 V, което е достатъчно за зареждане на 12-волтова батерия.

Ако е по-добре да закупите готови инвертор, батерии и контролер за зареждане, тогава е напълно възможно сами да направите слънчеви панели.

Висококачественият контролер и правилното свързване ще помогнат за поддържане на функционалността на батериите и автономността на цялата слънчева станция като цяло възможно най-дълго

Изработка на слънчева батерия

За да направите батерия, трябва да закупите слънчеви фотоклетки на базата на моно- или поликристали. Трябва да се има предвид, че срокът на експлоатация на поликристалите е значително по-малък от този на монокристалите.

В допълнение, ефективността на поликристалите не надвишава 12%, докато тази цифра за монокристалите достига 25%. За да направите един соларен панел, трябва да закупите поне 36 такива елемента.

Слънчева батерия се сглобява от модули. Всеки модул за домакинска употребавключва 30, 36 или 72 бр. елементи, свързани последователно с източник на захранване с максимално напрежение около 50 V

Стъпка #1 - Сглобяване на корпуса на соларния панел

Работата започва с производството на тялото, това ще изисква следните материали:

• Дървени блокове
• Шперплат
• Плексиглас

Необходимо е да изрежете дъното на корпуса от шперплат и да го поставите в рамка, изработена от пръти с дебелина 25 mm. Размерът на дъното се определя от броя на соларните фотоклетки и техния размер.

По целия периметър на рамката трябва да се пробият отвори с диаметър 8-10 mm в пръти на стъпки от 0,15-0,2 m. Те са необходими, за да предотвратят прегряването на акумулаторните клетки по време на работа.

Правилно направените отвори със стъпка 0,15-0,20 m ще предпазят елементите на слънчевия панел от прегряване и ще осигурят стабилна работа на системата

Стъпка №2 - свързване на елементите на слънчевия панел

Според размера на кутията е необходимо да изрежете субстрата за соларни клетки от фазер с канцеларски нож. При монтажа е необходимо да се предвиди и наличието на вентилационни отвори, подредени на всеки 5 cm квадратно-гнездово. Готовото тяло трябва да бъде боядисано и изсушено два пъти.

Слънчевите клетки трябва да се поставят с главата надолу върху субстрат от фиброкартон и да се окабеляват. Ако готова продукциявече не са оборудвани със запоени проводници, работата е значително опростена. Процесът на разпояване обаче трябва да се извърши във всеки случай.

Трябва да се помни, че връзката на елементите трябва да бъде последователна. Първоначално елементите трябва да бъдат свързани в редове и едва след това готовите редове трябва да бъдат комбинирани в комплекс чрез свързване към тоководещи шини.

След завършване елементите трябва да бъдат обърнати, положени според очакванията и фиксирани на място със силикон.

Всеки от елементите трябва да бъде надеждно фиксиран към основата с помощта на лента или силикон, което ще избегне нежелана повреда в бъдеще.

След това трябва да проверите изходното напрежение. Приблизително трябва да бъде в рамките на 18-20 V. Сега батерията трябва да работи няколко дни и да се провери способността за зареждане на батериите. Само след проверка на производителността фугите се запечатват.

Стъпка #3 - сглобяване на захранващата система

След като се убедите в безупречната му функционалност, можете да сглобите захранващата система. Входните и изходните контактни проводници трябва да бъдат изведени навън за последващо свързване на устройството.

Трябва да се изреже капак от плексиглас и да се закрепи със самонарезни винтове към страните на кутията през предварително пробити отвори.

Вместо слънчеви клетки, за направата на батерия може да се използва диодна верига с диоди D223B. Панел от 36 диода, свързани последователно, може да достави 12 V.

Диодите трябва първо да се накиснат в ацетон, за да се премахне боята. В пластмасовия панел трябва да се пробият дупки, да се поставят диоди и да се окабелят. Готовият панел трябва да бъде поставен в прозрачен корпус и запечатан.

Правилно ориентираните и монтирани соларни панели осигуряват максимална слънчева енергийна ефективност и системата е лесна и лесна за поддръжка.

Основни правила за инсталиране на соларен панел

Ефективността на цялата система до голяма степен зависи от правилното инсталиране на слънчевата батерия.

Когато инсталирате, трябва да имате предвид следните важни параметри:

1. Засенчване.Ако батерията се намира в сянката на дървета или по-високи конструкции, тя не само няма да функционира нормално, но може и да се повреди.
2. Ориентация.За максимално въздействие слънчеви лъчиПри фотоклетките батерията трябва да е насочена към слънцето. Ако живеете в северното полукълбо, тогава панелът трябва да е ориентиран на юг, но ако живеете в южното полукълбо, тогава обратното.
3. Наклон.Този параметър се определя от географското местоположение. Експертите препоръчват инсталирането на панела под ъгъл, равен на географската ширина.
4. Наличност.Необходимо е постоянно да се следи чистотата лицева странаи своевременно отстранявайте слоевете прах и мръсотия. И в зимно времеПанелът трябва периодично да се почиства от натрупания сняг.

Препоръчително е при работа на соларния панел ъгълът на наклона да не е постоянен. Устройството ще работи максимално само ако слънчевите лъчи са директно насочени към капака му.

През лятото е по-добре да го поставите под наклон от 30º спрямо хоризонта. През зимата се препоръчва да се повдигне и монтира на 70º.

Редица индустриални версии на слънчеви панели включват устройства за проследяване на движението на слънцето. За домашна употреба можете да помислите и да осигурите стойки, които ви позволяват да променяте ъгъла на панела

Термопомпи за отопление

Термопомпите са едно от най-модерните технологични решения, налични за вашия дом. Те са не само най-удобните, но и екологични.

Тяхната експлоатация ще намали значително разходите, свързани с плащането на охлаждане и отопление на помещенията.

Галерия с изображения

Класификация на термопомпи

Класифицирам термопомпите по броя на кръговете, източника на енергия и метода на нейното получаване.

В зависимост от крайните нужди, термопомпите могат да бъдат:

• Едно-, дву- или трикръгови;
• Едно- или двукондензаторни;
• С възможност за отопление или с възможност за отопление и охлаждане.

В зависимост от вида на енергийния източник и метода за получаването му се разграничават следните термопомпи:

• Почва - вода.Използват се в зони с умерен климат с равномерно нагряване на земята, независимо от времето на годината. За монтаж се използва колектор или сонда в зависимост от вида на почвата. Пробиването на плитки кладенци не изисква получаване на разрешителни.
• . Топлината се акумулира от въздуха и се насочва за загряване на вода. Инсталацията ще бъде подходяща в климатични зони със зимни температури не по-ниски от -15 градуса.
• . Инсталацията се определя от наличието на водни тела (езера, реки, подземни води, кладенци, утаителни резервоари). Ефективността на такава термопомпа е много впечатляваща, което се дължи на висока температураизточник през студения сезон.
• Водата е въздух.При тази комбинация същите резервоари действат като източник на топлина, но топлината се предава директно на въздуха, използван за отопление на помещенията чрез компресор. IN в този случайводата не действа като охладител.
• Почвата е въздух.В тази система топлопроводникът е почвата. Топлината от земята се пренася във въздуха чрез компресора. Като енергийни носители се използват незамръзващи течности. Тази система се счита за най-универсалната.
• . Работата на тази система е подобна на работата на климатик, способен да отоплява и охлажда стая. Тази система е най-евтината, тъй като не изисква изкопни работи или полагане на тръбопроводи.

Когато избирате вида на източника на топлина, трябва да се съсредоточите върху геологията на обекта и възможността за безпрепятствени изкопни работи, както и наличието на свободно пространство.

При недостиг свободно пространствоЩе трябва да се откажем от източници на топлина като земя и вода и да вземем топлина от въздуха.

Ефективността на системата и разходите за нейното инсталиране до голяма степен зависят от правилния избор на типа термопомпа.

Принципът на работа на термопомпите се основава на използването на цикъла на Карно, който в резултат на рязко компресиране на охлаждащата течност осигурява повишаване на температурата.

Повечето климатични устройства с компресор (хладилник, фризер, климатик) работят на същия принцип, но с обратен ефект.

Основният работен цикъл, който се изпълнява в камерите на тези агрегати, има обратен ефект - в резултат на рязко разширение се получава стесняване на хладилния агент.

Ето защо един от най-достъпните методи за производство на термопомпа се основава на използването на отделни функционални възли, използвани в оборудването за контрол на климата.

И така, домакински хладилник може да се използва за направата на термопомпа. Неговият изпарител и кондензатор ще играят ролята на топлообменници, премахвайки топлинната енергия от околната среда и насочвайки я директно към нагряване на охлаждащата течност, която циркулира в отоплителната система.

Нискокачествената топлина от почвата, въздуха или водата, заедно с охлаждащата течност, навлиза в изпарителя, където се превръща в газ и след това се компресира допълнително от компресора, което води до още по-висока температура

Сглобяване на термопомпа от скрап материали

Използвайки стари домакински уреди или по-скоро техните отделни компоненти, можете сами да сглобите термопомпа. Нека да разгледаме как може да стане това по-долу.

Стъпка №1 - подгответе компресора и кондензатора

Работата започва с подготовката на компресорната част на помпата, чиито функции ще бъдат възложени на съответния модул на климатика или хладилника. Това устройство трябва да бъде закрепено с меко окачване на една от стените на работното помещение, където ще бъде удобно.

След това трябва да направите кондензатор. 100-литров резервоар от неръждаема стомана е идеален за това. Трябва да инсталирате намотка в него (можете да вземете готова медна тръба от стар климатик или хладилник.

Подготвеният резервоар трябва да бъде нарязан по дължина на две равни части с мелница - това е необходимо за инсталиране и закрепване на намотката в тялото на бъдещия кондензатор.

След монтиране на бобината в една от половините, двете части на резервоара трябва да бъдат свързани и заварени заедно, така че да се образува затворен резервоар.

За направата на кондензатора е използван 100-литров резервоар от неръждаема стомана; с помощта на мелница той е разрязан наполовина, монтирана е намотка и е извършено обратно заваряване.

Моля, имайте предвид, че при заваряване трябва да използвате специални електроди или дори по-добре да използвате заваряване с аргон, само той може да осигури максимално качество на шева.

Стъпка 2 - изработване на изпарител

За да направите изпарител, ще ви е необходим запечатан пластмасов резервоар с обем 75-80 литра, в който ще трябва да поставите намотка, изработена от тръба с диаметър ¾ инча.

За да направите намотка, достатъчно е да увиете медна тръба около стоманена тръба с диаметър 300-400 mm, последвано от фиксиране на завоите с перфориран ъгъл

В краищата на тръбата трябва да се изрежат резби, за да се осигури впоследствие връзка с тръбопровода. След като монтажът приключи и уплътнението е проверено, изпарителят трябва да бъде закрепен към стената на работното помещение с помощта на скоби с подходящ размер.

По-добре е да поверите завършването на монтажа на специалист. Ако част от монтажа може да се извърши самостоятелно, тогава със запояване медни тръбии впръскването на хладилен агент трябва да се извършва от професионалист. Сглобяването на основната част на помпата завършва със свързването на нагревателни батерии и топлообменник.

Трябва да се отбележи, че тази система е с ниска мощност. Затова ще бъде по-добре, ако термопомпата стане допълнителна част от съществуващата отоплителна система.

Стъпка #3 - подреждане и свързване на външно устройство

Най-добрият източник на топлина е водата от кладенец или сондаж. Никога не замръзва и дори през зимата температурата му рядко пада под +12 градуса. Ще е необходимо да се монтират два такива кладенеца.

Водата ще се изтегля от един кладенец и след това ще се подава към изпарителя.

Енергията на подземните води може да се използва целогодишно. Температурата му не се влияе от климатичните условия и сезоните

По принцип системата е готова за работа, но за нейната пълна автономност ще е необходима система за автоматизация, която контролира температурата на движещата се охлаждаща течност в отоплителните кръгове и налягането на фреона.

Първо можете да се справите с обикновен стартер, но трябва да се отбележи, че стартирането на системата след изключване на компресора може да се извърши след 8-10 минути - това време е необходимо за изравняване на налягането на фреона в системата.

Проектиране и използване на вятърни генератори

Вятърната енергия е използвана от нашите предци. От онези далечни времена по принцип нищо не се е променило.

Единствената разлика е, че мелничните камъни на мелницата са заменени от генератор и задвижване, които осигуряват трансформацията механична енергияостриета в електрическа енергия.

Галерия с изображения

Инсталирането на вятърен генератор се счита за икономически изгодно, ако средната годишна скорост на вятъра надвишава 6 m/s.

Инсталирането е най-добре на хълмове и равнини; идеалните места се считат за брегове на реки и големи водни тела, далеч от различни комунални услуги.

Вятърните генератори се използват за преобразуване на енергията на въздушните маси в електричество; най-продуктивни са в крайбрежните райони

Класификация на вятърните генератори

Класификацията на вятърните генератори зависи от следните основни параметри:

• В зависимост от разположението на оста може да има хоризонтална. Хоризонталният дизайн осигурява възможност за автоматично завъртане на основната част за търсене на вятър. Основното оборудване на вертикален вятърен генератор е разположено на земята, така че е по-лесно за поддръжка, докато ефективността на вертикалните лопатки е по-ниска.
• В зависимост от броя на остриетата се разграничават единични, двойни, тройни и многолопаткови вятърни генератори. Вятърните генератори с много лопатки се използват при ниски скорости на въздушния поток и се използват рядко поради необходимостта от инсталиране на скоростна кутия.
• В зависимост от материала, използван за направата на остриетата, остриетата могат да бъдат ветроходни и твърди. Лопатките от тип платна са лесни за производство и монтаж, но изискват честа подмяна, тъй като бързо се провалят под въздействието на резки пориви на вятъра.
• В зависимост от стъпката на винта има променливИ фиксирани стъпки. При използване на променлива стъпка е възможно да се постигне значително увеличаване на обхвата на работните скорости на вятърния генератор, но това ще доведе до неизбежно усложняване на дизайна и увеличаване на неговата маса.

Силата на всички видове устройства, които преобразуват вятърната енергия в електрически аналог, зависи от площта на лопатките.

Вятърните генератори практически не изискват класически източници на енергия, за да работят. Използването на инсталация с капацитет от около 1 MW ще спести 92 000 барела петрол или 29 000 тона въглища за 20 години

Ветрогенераторно устройство

Всяка вятърна турбина съдържа следните основни елементи:

• Остриетавъртящ се под въздействието на вятъра и осигуряващ движението на ротора;
• Генератор, който произвежда променлив ток;
• Блейд контролер, отговаря за образуването на променлив ток в постоянен ток, който е необходим за зареждане на батерии;
• Батерии, са необходими за акумулирането и изравняването на електрическата енергия;
• Инвертор, извършва обратното преобразуване на постоянен ток в променлив, от който работят всички домакински уреди;
• Мачта, е необходимо да се повдигнат лопатките над земята, докато се достигне височината на движение на въздушните маси.

В този случай генераторът и мачтата се считат за основните части на вятърния генератор, а всичко останало е допълнителни компоненти, осигуряващи надеждна и автономна работа на системата като цяло

Веригата на всеки дори най-прост вятърен генератор трябва да включва инвертор, контролер за зареждане и батерии

Нискоскоростен вятърен генератор от самогенератор

Смята се, че този дизайн е най-простият и достъпен за самоделно. Тя може да стане както независим източник на енергия, така и да поеме част от мощността на съществуващата електрозахранваща система.

Ако имате автомобилен генератор и батерия, всички останали части могат да бъдат направени от скрап материали.

Стъпка №1 - създаване на вятърно колело

Лопатките се считат за една от най-важните части на вятърния генератор, тъй като техният дизайн определя работата на останалите компоненти. За производството на остриета най-много различни материали- плат, пластмаса, метал и дори дърво.

Ще направим остриета от канализационни пластмасови тръби. Основните предимства на този материал са ниската цена, високата устойчивост на влага и лекотата на обработка.

Работата се извършва в следния ред:

1. Дължината на острието се изчислява, а диаметърът на пластмасовата тръба трябва да бъде 1/5 от необходимия метър;
2. С помощта на мозайката тръбата трябва да се нареже по дължина на 4 части;
3. Една част ще стане шаблон за производството на всички следващи остриета;
4. След рязане на тръбата, неравностите по ръбовете трябва да бъдат обработени с шкурка;
5. Режещите се ножове трябва да бъдат фиксирани върху предварително подготвен алуминиев диск с предвиденото закрепване;
6. Освен това след модификацията трябва да прикачите генератор към този диск.

Моля, имайте предвид, че PVC тръбата не е достатъчно здрава и няма да може да издържи на силни пориви на вятъра. За производството на остриета е най-добре да използвате PVC тръба с дебелина най-малко 4 см.

Размерът на острието играе важна роля в големината на натоварването. Следователно не би било излишно да се обмисли възможността за намаляване на размера на остриетата чрез увеличаване на броя им.

Перките на ветрогенератора се изработват по шаблон от ¼ PVC канализационна тръба с диаметър 200 мм, нарязана по оста на 4 части

След сглобяването вятърното колело трябва да се балансира. За да направите това, трябва да го монтирате хоризонтално на статив на закрито. Резултатът от правилното сглобяване ще бъде неподвижността на колелото.

Ако остриетата се въртят, е необходимо да ги заточите с абразив, преди да балансирате конструкцията.

Стъпка 2 - изработка на мачта за ветрогенератор

За да направите мачта, можете да използвате стоманена тръбас диаметър 150-200 мм. Минималната дължина на мачтата трябва да бъде 7 m, ако на площадката има препятствия за движение на въздушни маси, тогава колелото на ветрогенератора трябва да бъде повдигнато на височина, надвишаваща препятствието с най-малко 1 m.

Колчетата за закрепване на въжетата и самата мачта трябва да бъдат бетонирани. Като кабели можете да използвате стоманен или поцинкован кабел с дебелина 6-8 mm.

Подпорите за мачта ще осигурят допълнителна стабилност на ветрогенератора и ще намалят разходите, свързани с изграждането на масивна основа; тяхната цена е много по-ниска от другите видове мачти, но е необходимо допълнително пространство за укрепване

Стъпка № 3 - преоборудване на автомобилния генератор

Модификацията се състои само в пренавиване на статорния проводник, както и направа на ротор с неодимови магнити. Първо трябва да пробиете дупките, необходими за фиксиране на магнитите в полюсите на ротора.

Монтирането на магнити се извършва с редуващи се полюси. След завършване на работата междумагнитните празнини трябва да бъдат запълнени епоксидна смола, и увийте самия ротор в хартия.

Когато пренавивате бобината, трябва да вземете предвид, че ефективността на генератора ще зависи от броя на завъртанията. Бобината трябва да бъде навита в трифазна верига в една посока.

Готовият генератор трябва да бъде тестван; резултатът от правилно извършената работа ще бъде показание от 30 V при 300 оборота в минута на генератора.

Преобразуваният генератор е готов за изпитване на номинално напрежение преди окончателното инсталиране на цялата нискоскоростна вятърна турбина

Стъпка # 4 - завършване на монтажа на нискоскоростния вятърен генератор

Въртящата се ос на генератора е направена от тръба с монтирани два лагера и опашна частизрязани от поцинкована ламарина с дебелина 1,2 мм.

Преди да прикрепите генератора към мачтата, е необходимо да направите рамка; профилната тръба е най-подходяща за това. При извършване на закрепване е необходимо да се вземе предвид, че минималното разстояние от мачтата до острието трябва да бъде повече от 0,25 m.

Под въздействието на вятърния поток лопатките и роторът се движат, което води до въртене на скоростната кутия и генериране на електрическа енергия

За да работи системата, трябва да инсталирате контролер за зареждане, батерии и инвертор след вятърния генератор.

Капацитетът на батерията се определя от мощността на вятърния генератор. Този показателзависи от размера вятърно колело, брой перки и скорост на вятъра.

Изводи и полезно видео по темата

Изработка на соларен панел с пластмасов корпус, списък на материалите и ред на работа

Принцип на действие и преглед на геотермалните помпи

Преоборудване на автогенератор и изработване на нискоскоростен вятърен генератор със собствените си ръце

Отличителна черта на алтернативните източници на енергия е тяхната екологичност и безопасност.

Сравнително ниската мощност на инсталациите и тяхната връзка с определени теренни условия позволява ефективното функциониране само на комбинирани системи от традиционни и алтернативни източници.

Вашият дом използва ли алтернативни източници на енергия за топлина и електричество? Сглобявали ли сте вятърен генератор сами или сте правили слънчеви панели? Моля, споделете опита си в коментарите към нашата статия.

Ограничени запаси от изкопаеми горива и глобално замърсяване средапринуди човечеството да търси възобновяеми алтернативни източници на енергия, така че вредата от преработката й да бъде минимална при приемливи нива на себестойността на производството, преработката и транспортирането на енергийните ресурси.

Съвременните технологии позволяват използването на съществуващите алтернативи енергийни ресурси, както в мащаба на цялата планета, така и в рамките на електрическата мрежа на апартамент или частна къща.

Бързото развитие на живота в продължение на няколко милиарда години ясно доказва, че Земята е снабдена с енергийни източници. Слънчевата светлина, подповърхностната топлина и химическият потенциал позволяват на живите организми да извършват множество енергийни обмени, съществуващи в среда, създадена от физически фактори - температура, налягане, влажност, химичен състав.

Кръговрат на материята и енергията в природата

Икономически критерии за алтернативни енергийни източници

От древни времена човекът използва енергията на вятъра като задвижващо устройство за кораби, което позволява развитието на търговията. Възобновяемото гориво от мъртви растения и отпадъци е било източник на топлина за готвене и производство на първите метали. Енергията на водната разлика задвижваше воденичните камъни. В продължение на хиляди години това са били основните форми на енергия, които днес наричаме алтернативни източници.

С развитието на геологията и технологиите за извличане на подпочвените земи стана икономически по-изгодно да се извличат въглеводороди и да се изгарят, за да се произвежда необходимата енергия, отколкото буквално да се чака времето край морето, надявайки се на успешно съвпадение на течения, посока на вятъра и облачност.

Нестабилността и променливостта на метеорологичните условия, както и относителната евтиност на двигателите, работещи с изкопаеми горива, принудиха напредъка да се развие към използването на енергия от недрата на земята.

Диаграма, показваща съотношението на потреблението на изкопаеми и възобновяеми енергийни източници

Въглеродният диоксид, усвоен и преработен от живи организми, почиващи в дълбините в продължение на милиони години, се връща в атмосферата при изгарянето на изкопаеми въглеводороди, което е източник на парниковия ефект и глобалното затопляне. Благосъстоянието на бъдещите поколения и крехкият баланс на екосистемата принуждават човечеството да преразгледа икономическите показатели и използването алтернативни енергии, защото здравето е по-ценно от всичко.

Съзнателното използване на алтернативни източници на енергия, възобновяеми от природата, става популярно, но, както и преди, преобладават икономическите приоритети. Но в селска къща или селска къща използването на алтернативни източници на електричество и топлина може да бъде единственият рентабилен вариант за получаване на енергия, ако провеждането, свързването и инсталирането на захранващи линии се окажат твърде скъпи.

Осигуряване на къща, отдалечена от цивилизацията, с минимално необходимо количество електроенергия чрез слънчеви панели и вятърен генератор

Възможности за използване на алтернативни видове енергия

Докато учените изследват нови посоки и разработват технологии за студен синтез, домашните майстори могат да използват следните алтернативни източници на енергия за дома:

• Слънчева светлина;
• Вятърна енергия;
• Биологичен газ;
• Температурна разлика;

Според тези алтернативни видове възобновяема енергия има готови решения, успешно внедрен в масово производство. Например слънчеви панели, вятърни генератори, инсталации за биогаз и термопомпи с различен капацитет могат да бъдат закупени заедно с доставка и монтаж, за да имате свои собствени алтернативни източници на електричество и топлинна енергия за частен дом.

Индустриално произведен слънчев панел, монтиран на покрива на частна къща

Всеки отделен случай трябва да има собствен план за осигуряване на битови електроуреди с източници на алтернативна електрическа енергия, съобразно нуждите и възможностите. Например, за захранване на лаптоп, таблет или зареждане на телефон, можете да използвате източник на 12 V и преносими адаптери. Това напрежение, с достатъчен обем на батерията, ще бъде достатъчно енергия за използване на осветление.

Слънчевите панели и вятърните турбини трябва да зареждат батерии поради променливостта на осветлението и силата на вятърната енергия. С увеличаване на мощността на алтернативните източници на електроенергия и обема на батериите, енергийната независимост на автономното захранване се увеличава. Ако трябва да свържете електрически уреди, работещи на 220 V, към алтернативен източник на електроенергия, използвайте преобразуватели на напрежение.

Диаграма, илюстрираща захранването на домакински електрически уреди от батерии, заредени от вятърен генератор и слънчеви панели

Алтернативна слънчева енергия

Почти невъзможно е да се създадат фотоволтаични клетки у дома, така че дизайнерите на алтернативни източници на енергия използват готови компоненти, сглобявайки генериращи структури, постигайки необходимата мощност. Свързването на фотоклетки последователно увеличава изходното напрежение на получения източник на електричество, а свързването на сглобените вериги паралелно дава по-голям общ ток на модула.

Схема на свързване на фотоклетки в монтажа

Можете да се съсредоточите върху интензивността на енергията на слънчевата радиация - това е приблизително един киловат на квадратен метър. Трябва да вземете предвид и ефективността на слънчевите панели - в момента тя е приблизително 14%, но тече интензивна разработка за повишаване на ефективността на слънчевите генератори. Изходната мощност зависи от интензитета на излъчване и ъгъла на падане на лъчите.

Можете да започнете с малко - закупете един или няколко малки слънчеви панела и имате източник на алтернативна електроенергия във вашата дача в количество, необходимо за зареждане на смартфон или лаптоп, за да имате достъп до глобалния интернет. Чрез измерване на ток и напрежение те изучават обема на потреблението на енергия, като отчитат перспективата за по-нататъшно разширяване на използването на източници на алтернативна електроенергия.

Монтаж на допълнителни соларни панели на покрива на къщата

Трябва да се помни, че слънчевата светлина също е източник на топлинно (инфрачервено) лъчение, което може да се използва за загряване на охлаждащата течност без допълнително преобразуване на енергията в електричество. Този алтернативен принцип се прилага в слънчеви колектори, където с помощта на рефлектори инфрачервеното лъчение се концентрира и предава от охлаждащата течност към отоплителната система.

Слънчев колектор като част от отоплителна система на дома

Алтернативна вятърна енергия

Най-лесният начин да създадете сами вятърен генератор е да използвате автомобилен генератор. За да се увеличи скоростта и напрежението на източника на алтернативна електроенергия (ефективността на генерирането на електрическа енергия), трябва да се използва скоростна кутия или ремъчно задвижване. Обяснението на всички видове технологични нюанси е извън обхвата на тази статия - трябва да изучите принципите на аеродинамиката, за да разберете процеса на преобразуване на скоростта на въздушния масов поток в алтернативно електричество.

включено начален етапизучавайки перспективите за преобразуване на възобновяеми източници на алтернативна вятърна енергия в електричество, трябва да изберете дизайн на вятърна турбина. Най-често срещаните конструкции са витлото с лопатки с хоризонтална ос, роторът на Savonius и турбината на Darrieus. Витлото с три лопатки като алтернативен източник на енергия е най-разпространеният вариант за DIY.

Видове турбини на Дарие

При проектирането на лопатките на витлото голяма стойностима ъгловата скорост на въртене на вятърната мелница. Съществува така нареченият КПД на витлото, който зависи от скоростта на въздушния поток, както и от дължината, сечението, броя и ъгъла на атака на лопатките.

Като цяло тази концепция може да се разбира по следния начин: при слаб вятър дължината на перката с най-благоприятния ъгъл на атака няма да бъде достатъчна за постигане на максимална ефективност на генериране на енергия, но с многократно увеличаване на потока и увеличаване на ъглова скорост, ръбовете на лопатките ще изпитват прекомерно съпротивление, което може да ги повреди.

Сложен профил на перката на вятърна мелница

Следователно дължината на лопатките се изчислява въз основа на средната скорост на вятъра, плавно променяйки ъгъла на атака спрямо разстоянието от центъра на витлото. За да се предотврати счупване на лопатките по време на ураганни ветрове, проводниците на генератора са съединени накъсо, което не позволява на перката да се върти. За груби изчисления, един киловат алтернативно електричество може да се вземе от трилопатно витло с диаметър 3 метра при средна скорост на вятъра 10 m/s.

За да създадете оптимален профил на острието, ще ви трябва компютърно моделиране и машина с ЦПУ. У дома занаятчиите използват налични материали и инструменти, опитвайки се да пресъздадат възможно най-точно чертежите на алтернативни източници на вятърна енергия. Използваните материали са дърво, метал, пластмаса и др.

Домашно витло на вятърна турбина, изработено от дърво и метална плоча

Мощността на автомобилния генератор може да не е достатъчна за генериране на електричество, така че занаятчиите правят машини за генериране на електричество със собствените си ръце или преработват електрически двигатели. Най-популярният дизайн на алтернативен източник на електроенергия е ротор с редуващи се неодимови магнити и статор с намотки.

Домашни генераторни ротори
Статор с намотки за домашен генератор

Алтернативна енергия биогаз

Биологичният газ като източник на енергия се получава главно по два начина: пиролизаи анаеробно (без кислород) разлагане на органични вещества. Пиролизата изисква ограничено снабдяване с кислород, необходим за поддържане на реакционната температура, докато се отделят запалими газове: метан, водород, въглероден оксид и други съединения: въглероден диоксид, оцетна киселина, вода, остатъци от пепел. Горивото с високо съдържание на катран е най-подходящо като източник за пиролиза. Видеото по-долу показва визуална демонстрация на отделянето на запалими газове от дървото при нагряване.

За синтезиране на биогаз от отпадъчни продукти на организми се използват метан танкове с различни конструкции. Инсталирането на метан резервоар у дома със собствените си ръце има смисъл, ако имате домакинствококошарник, кочина и говеда. Основният изходящ газ е метан, но големи количества сероводород и други органични съединения изискват използването на пречиствателни системи за премахване на миризмата и предотвратяване на запушване на горелките в термичните генератори или замърсяване на горивопроводите на двигателя.

Необходимо е задълбочено изследване на енергията химически процеси, технологии с постепенно натрупване на опит, преминаване през опити и грешки, за да се получи горим биологичен газ с приемливо качество на изхода на източника.

Независимо от произхода, след пречистване сместа от газове се подава към топлинен генератор (котел, фурна, горелка на печка) или към карбуратора на бензинов генератор - по този начин се получава пълноценна алтернативна енергия със собствените си ръце . С достатъчна мощност на газовите генератори е възможно не само да се осигури дома с алтернативна енергия, но и да се осигури работата на малко производство, както е показано във видеото:

Термични двигатели за пестене и получаване на алтернативна енергия

Термопомпишироко използвани в хладилници и климатици. Беше отбелязано, че преместването на топлина изисква няколко пъти по-малко енергия, отколкото нейното генериране. Следователно студената вода от кладенец има топлинен потенциал спрямо мразовито време. Понижаване на температурата течаща водаОт кладенец или от дълбините на езеро без лед, термопомпите извличат топлина и я пренасят към отоплителната система, като по този начин постигат значителни икономии на енергия.

Пестене на енергия с термопомпа

Друг вид топлинен двигател е двигателят на Стърлинг, задвижван от енергията на температурните разлики в затворена система от цилиндри и бутала, разположени на коляновия вал под ъгъл от 90º. Въртенето на коляновия вал може да се използва за генериране на електричество. Мрежата съдържа много материали от надеждни източници, които обясняват подробно принципа на работа на двигателя на Стърлинг и дори предоставят примери за домашно направени дизайни, както във видеото по-долу:

За съжаление домашните условия не позволяват създаването на двигател на Стърлинг с параметри на енергийна мощност, по-високи от тези на забавна играчкаили демонстрационен щанд. За да се получи приемлива мощност и ефективност, се изисква работният газ (водород или хелий) да бъде под високо налягане (200 атмосфери или повече). Подобни термични двигатели вече се използват в слънчеви и геотермални електроцентрали и започват да се въвеждат в частния сектор.

Стърлингов двигател във фокуса на параболично огледало

За да получите най-стабилното и независимо електричество в селска къща или в частен дом, ще трябва да комбинирате няколко алтернативни източника на енергия.

Иновативни идеи за създаване на алтернативни източници на енергия

Никой специалист няма да може да обхване напълно и напълно целия набор от възможности на възобновяемата алтернативна енергия. Алтернативни източници на енергия има буквално във всяка жива клетка. Например водораслите хлорела отдавна са известни като източник на протеин в храната за риби.

Провеждат се експерименти за отглеждане на хлорела в условия на нулева гравитация, за използване като храна за астронавти по време на космически полети на дълги разстояния в бъдеще. Енергиен потенциал на водорасли и др прости организмисе изследва за синтез на запалими въглеводороди.

Натрупване на слънчева светлина в живи клетки на хлорела, отглеждани в промишлени инсталации

Трябва да се има предвид, че все още не е изобретен по-добър преобразувател и батерия за слънчева енергия от флуоропластиката на жива клетка. Следователно потенциални възобновяеми източници на алтернативна електроенергия са налични във всяко зелено листо, което извършва фотосинтеза.

Основната трудност е да се събере органичен материал, да се използват химични и физични процеси, за да се извлече енергия от него и да се преобразува в електричество. Вече големи площи земеделска земя са разпределени за отглеждане на алтернативни енергийни култури.

Прибиране на мискантус - енергийна агротехническа култура

Друг колосален източник на алтернативна енергия може да бъде атмосферното електричество. Енергията на мълнията е огромна и има разрушителен ефект, а за защита срещу нея се използват гръмоотводи.

alt Трудността при овладяването на енергийния потенциал на мълнията и атмосферното електричество е високото напрежение и разрядния ток за много кратко време, което изисква създаването на многостепенни системи от кондензатори за съхраняване на заряда и след това използване на съхранената енергия. Статичното атмосферно електричество също има добри перспективи.

Защо да плащате на енергийните компании за електроенергия всеки месец, ако можете да си осигурите собствена енергия? Всички повече хорав света разбира тази истина. И затова днес ще говорим за 8 необичайни източника на алтернативна енергия за дома, офиса и свободното време.

Слънчеви панели в прозорци

В наши дни най-разпространеният алтернативен източник на енергия в ежедневието са слънчевите панели. Традиционно те се монтират на покривите на частни къщи или в дворове. Но наскоро стана възможно тези елементи да се поставят директно в прозорците, което позволява използването на такива батерии дори от собственици на обикновени апартаменти в многоетажни сгради.

В същото време вече се появиха решения, които позволяват създаването на слънчеви панели с високо нивопрозрачност. Именно тези енергийни елементи трябва да се монтират в жилищните прозорци.

Например прозрачни слънчеви панели са разработени от специалисти от Мичиганския университет Държавен университет. Тези елементи пропускат 99 процента от преминаващата през тях светлина, но имат ефективност от 7%.

Uprise създаде необичайна вятърна турбина с висока мощност, която може да се използва както у дома, така и в индустриален мащаб. Тази вятърна турбина се намира в ремарке, което може да бъде теглено от SUV или кемпер.

В сгънато състояние турбината Uprise може да се движи по обществени пътища. Но когато се разгърне, той се превръща в пълноценна вятърна турбина с височина петнадесет метра и мощност 50 kW.

Uprise може да се използва, когато пътувате в кемпер, за захранване на отдалечени обекти или обикновени частни жилища. Инсталирайки тази турбина в двора си, нейният собственик може дори да продава излишната електроенергия на съседите.

Makani Power е проект на едноименната компания, която наскоро премина под контрола на полусекретна лаборатория за иновации. Идеята на тази технология е едновременно проста и гениална. Става въпрос заза малко хвърчило, което може да лети на височина до един километър и да генерира електричество.

Самолетът Makani Power е оборудван с вградени вятърни турбини, които ще работят активно на височини, където скоростта на вятъра е значително по-висока от нивото на земята. Получената енергия в този случай се предава чрез кабел, свързващ хвърчилото с базовата станция.

Енергията ще се генерира и от движенията на самия самолет Makani Power. Издърпване на кабела под силата на вятъра, това хвърчилоще накара динамото, вградено в базовата станция, да се върти.

С помощта на Makani Power е възможно да се осигури енергия както за частни домове, така и за отдалечени обекти, където е непрактично да се инсталира традиционен електропровод.

Съвременните слънчеви клетки все още имат много ниска ефективност. Следователно, за да се получат високи производствени показатели от тях, е необходимо да се покрият доста големи пространства с панели. Но технология, наречена Betaray, ви позволява да увеличите ефективността около три пъти.

Betaray е малка инсталация, която може да бъде разположена в двора на частна къща или на покрива на многоетажна сграда. Базира се на прозрачна стъклена сфера с диаметър малко по-малък от един метър. Той акумулира слънчева светлина и я фокусира върху сравнително малък фотоволтаичен панел. Максималната ефективност на тази технология е невероятно високите 35 процента.

Освен това самата инсталация на Betaray е динамична. Той автоматично се настройва спрямо позицията на слънцето в небето, за да работи с максималния си капацитет по всяко време. И дори през нощта, тази батерия генерира електричество, като преобразува светлината от луната, звездите и уличните светлини.

Датско-исландският художник Олафур Елиасон стартира необичаен проект, наречен Little Sun, който съчетава креативност, технологии и социални отговорности успешни хорана хората в неравностойно положение. Говорим за малко устройство във формата на слънчогледово цвете, което през деня се зарежда с енергия от слънчева светлина, за да осветява вечер и най-тъмните кътчета на планетата.

Всеки може да дари пари, за да внесе соларната лампа Малкото слънце в живота на семейство от страна от Третия свят. Лампите Little Sun позволяват на децата от бедните квартали и отдалечените села да посветят вечерите си на учене или четене, без които успехът в съвременното общество е невъзможен.

Можете също така да закупите лампи Little Sun за себе си, като ги направите част от собствен живот. Тези устройства могат да се използват при излизане сред природата или за създаване на зашеметяваща вечерна атмосфера на открито.

Много скептици се смеят на спортистите, като твърдят, че силата, която изразходват по време на тренировка, може да се използва за генериране на електричество. Създателите последваха това мнение и създадоха първия в света набор от машини за упражнения на открито, всяка от които е малка електроцентрала.

Първо детска площадка Green Heart се появи през ноември 2014 г. в Лондон. Електричеството, генерирано от любителите на упражненията, може да се използва за зареждане мобилни устройства: смартфони или таблетни компютри.

Сайтът Green Heart изпраща излишната енергия към местните електрически мрежи.

Парадоксално е, но дори децата могат да бъдат принудени да произвеждат „зелена“ енергия. В края на краищата те никога не са склонни да правят нещо, да играят и да се забавляват по някакъв начин. Ето защо холандски инженери създадоха необичайна люлка, наречена Giraffe Street Lamp, която използва безпокойството на децата в процеса на генериране на електричество.

Люлката Giraffe Street Lamp генерира енергия, докато се използва по предназначение. Като се люлеят в седалката, деца или възрастни стимулират работата на динамото, вградено в този дизайн.

Разбира се, получената електроенергия няма да е достатъчна за пълното функциониране на частна жилищна сграда. Но енергията, натрупана през деня на игра, е напълно достатъчна, за да работи с не много мощна улична лампа за няколко часа след здрач.

Мобилният оператор Vodafone осъзнава, че печалбите му се увеличават, когато телефоните на клиентите работят денонощно, а самите им собственици не се притесняват къде да намерят контакт, за да заредят батериите на своята джаджа. Ето защо тази компания спонсорира разработването на необичайна технология, наречена Power Pocket.

Устройствата, базирани на технологията Power Pocket, трябва да са възможно най-близо до човешкото тяло, за да използват топлината му за генериране на електроенергия за битови нужди.

В момента са създадени два практични продукта, базирани на технологията Power Pocket: шорти и спален чувал. Те бяха тествани за първи път по време на фестивала на остров Уайт през 2013 г. Експериментът се оказа успешен; една нощ на човек в такъв спален чувал беше достатъчна, за да зареди батерията на смартфона с около 50 процента.

IN този прегледГоворихме само за онези алтернативни източници на енергия, които могат да се използват за ежедневни нужди: у дома, в офиса или по време на свободното време. Но все още има много необикновени съвременни „зелени“ технологии, разработени за използване в индустриален мащаб. Можете да прочетете за тях в ревюто.

Алтернативна енергия- набор от обещаващи методи за производство на енергия, които не са толкова широко разпространени, колкото традиционните, но представляват интерес поради рентабилността на тяхното използване с нисък риск от причиняване на вреда на околната среда.

Алтернативен източник на енергия- метод, устройство или структура, които правят възможно получаването на електрическа енергия (или друг необходим вид енергия) и заместват традиционните енергийни източници, които работят с нефт, добит природен газ и въглища.

Видове алтернативна енергия:слънчева енергия, вятърна енергия, енергия от биомаса, енергия от вълни, градиентно-температурна енергия, ефект на паметта на формата, приливна енергия, геотермална енергия.

Слънчева енергия- преобразуване на слънчевата енергия в електрическа чрез фотоелектрични и термодинамични методи. За фотоелектричния метод се използват фотоелектрични преобразуватели (PVC) за директно преобразуване на енергията на светлинните кванти (фотони) в електричество.

Термодинамичните инсталации, които преобразуват слънчевата енергия първо в топлина, а след това в механична и след това в електрическа енергия, съдържат "слънчев котел", турбина и генератор. Слънчевата радиация, падаща върху Земята, обаче има редица характерни особености: ниска плътност на енергийния поток, дневна и сезонна цикличност и зависимост от метеорологичните условия. Следователно промените в топлинните условия могат да въведат сериозни ограничения върху работата на системата. Такава система трябва да има устройство за съхранение, за да елиминира произволните колебания в работните условия или да осигури необходимите промени в производството на енергия във времето. При проектирането на слънчеви електроцентрали е необходимо правилно да се оценят метеорологичните фактори.

Геотермална енергия- метод за генериране на електричество чрез преобразуване на вътрешната топлина на Земята (енергия от източници на гореща пара-вода) в електрическа енергия.

Този метод за генериране на електричество се основава на факта, че температурата на скалите нараства с дълбочината и на ниво 2-3 km от земната повърхност надвишава 100°C. Има няколко схеми за производство на електроенергия от геотермална централа.

Директна схема: естествената пара се насочва през тръби към турбини, свързани с електрически генератори. Непряка схема: парата първо (преди да влезе в турбините) се пречиства от газове, които причиняват разрушаване на тръбата. Смесена схема: необработената пара навлиза в турбините, след което газовете, които не са разтворени в нея, се отстраняват от водата, образувана в резултат на кондензация.

Цената на „горивото“ за такава електроцентрала се определя от разходите за продуктивни кладенци и система за събиране на пара и е сравнително ниска. Цената на самата електроцентрала е ниска, тъй като няма камина, котелна инсталация или комин.

Недостатъците на геотермалните електрически инсталации включват възможността за локално потъване на почвата и пробуждането на сеизмична активност. А газовете, излизащи от земята, могат да съдържат токсични вещества. Освен това са необходими определени геоложки условия за изграждането на геотермална електроцентрала.

Вятърна енергияе клон на енергетиката, специализиран в използването на вятърна енергия (кинетична енергия на въздушните маси в атмосферата).

Вятърната електроцентрала е инсталация, която преобразува кинетичната енергия на вятъра в електрическа енергия. Състои се от вятърна турбина, генератор на електрически ток, автоматично устройство за управление на работата на вятърната турбина и генератора и конструкции за тяхното инсталиране и поддръжка.

За получаване на вятърна енергия се използват различни конструкции: многолопатни „маргаритки“; витла като витла на самолети; вертикални ротори и др.

Вятърните електроцентрали са много евтини за производство, но тяхната мощност е ниска и работата им зависи от времето. Освен това са много шумни, така че големите вятърни електроцентрали дори трябва да се изключват през нощта. Освен това вятърните електроцентрали пречат на въздушния трафик и дори на радиовълните. Използването на вятърни електроцентрали води до локално отслабване на силата на въздушните потоци, което пречи на вентилацията на промишлените зони и дори влияе върху климата. И накрая, използването на вятърни електроцентрали изисква огромни площи, много по-големи, отколкото за други видове електрически генератори.

Вълнова енергия- метод за получаване на електрическа енергия чрез преобразуване на потенциалната енергия на вълните в кинетична енергия на пулсации и формиране на пулсации в еднопосочна сила, която върти вала на електрически генератор.

В сравнение с вятърната и слънчевата енергия, вълновата енергия има много по-висока плътност на мощността. Така средната мощност на моретата и океаните по правило надвишава 15 kW/m. При височина на вълната 2 m мощността достига 80 kW/m. Тоест при разработването на повърхността на океаните не може да има недостиг на енергия. Само част от мощността на вълната може да се преобразува в механична и електрическа енергия, но за водата коефициентът на преобразуване е по-висок, отколкото за въздуха - до 85 процента.

Енергията на приливите и отливите, подобно на други видове алтернативна енергия, е възобновяем източник на енергия.

Този тип електроцентрали използват енергия от приливи и отливи за генериране на електричество. За да създадете обикновена приливна електроцентрала (ТЕЦ), ви е необходим басейн - преграден залив или устие на река. Язовирът има водостоци и монтирани хидравлични турбини, които въртят генератора.

При прилив водата се влива в басейна. Когато нивата на водата в басейна и морето се изравнят, портите на водостоците се затварят. С настъпването на отлива нивото на водата в морето намалява и когато налягането стане достатъчно, турбините и електрическите генератори, свързани с него, започват да работят и водата постепенно напуска басейна.

Счита се за икономически целесъобразно изграждането на приливни електроцентрали в райони с приливни колебания на морското равнище от най-малко 4 m. Проектният капацитет на приливна електроцентрала зависи от естеството на прилива в района, където е построена станцията обем и площ на приливния басейн и от броя на турбините, монтирани в тялото на язовира.

Недостатъкът на приливните електроцентрали е, че те се изграждат само на бреговете на морета и океани, освен това не развиват много мощност, а приливите се случват само два пъти на ден. И дори те не са екологични. Те нарушават нормалния обмен на солена и прясна вода и по този начин условията за живот на морската флора и фауна. Те влияят и на климата, защото се променят енергиен потенциалморски води, тяхната скорост и територия на движение.

Градиентно-температурна енергетика. Този метод за производство на енергия се основава на температурни разлики. Не е много разпространено. С негова помощ можете да генерирате доста голямо количество енергия при умерени разходи за производство на електроенергия.

Повечето градиентно-температурни електроцентрали са разположени на морския бряг и използват морска вода за работа. Световните океани поглъщат почти 70% от слънчевата енергия, падаща на Земята. Температурната разлика между студените води на дълбочина от няколкостотин метра и топлите води на повърхността на океана представлява огромен източник на енергия, оценен на 20-40 хиляди TW, от които само 4 TW могат да бъдат практически използвани.

В същото време морските топлинни централи са изградени върху температурни разлики морска вода, насърчаване на изданието голямо количествовъглероден диоксид, нагряване и намаляване на налягането на дълбоките води и охлаждане на повърхностните води. И тези процеси не могат да не повлияят на климата, флората и фауната на региона.

Енергия от биомаса. При гниене на биомаса (оборски тор, мъртви организми, растения) се отделя биогаз с високо съдържание на метан, който се използва за отопление, производство на електроенергия и др.

Има предприятия (свинарници и краварници и др.), които се самоосигуряват с електричество и топлина поради факта, че разполагат с няколко големи „каци“, в които се изхвърлят големи маси тор от животни. В тези херметизирани резервоари оборският тор гние, а отделеният газ се използва за нуждите на фермата.

Друго предимство на този вид енергия е, че в резултат на използването на мокър оборски тор за генериране на енергия, от него остава сух остатък, който е отличен тор за ниви.

Като биогориво могат да се използват и бързорастящи водорасли и някои видове органични отпадъци (царевични стъбла, тръстика и др.).

Ефектът на паметта на формата е физически феномен, открит за първи път от съветските учени Курдюмов и Хондрос през 1949 г.

Ефектът на паметта на формата се наблюдава при специалните сплави и се състои в това, че изработените от тях части възстановяват формата си след деформация. начална формапри излагане на топлина. При възстановяване на оригиналната форма може да се извърши работа, която значително надвишава тази, изразходвана за деформация в студено състояние. Така, когато сплавите се възстановят в първоначалната си форма, те генерират значително количество топлина (енергия).

Основният недостатък на ефекта за възстановяване на формата е ниската ефективност - само 5-6 процента.

Материалът е изготвен въз основа на информация от открити източници

Дори учениците знаят, че запасите от нефт, газ и въглища не са безкрайни. Цените на енергията непрекъснато се покачват, което принуждава платците да въздишат тежко и да мислят за увеличаване на собствените си доходи. Въпреки постиженията на цивилизацията, има много места извън градовете, където не се доставя газ, а на места няма дори електричество. Когато има такава възможност, разходите за инсталиране на системата понякога изобщо не съответстват на нивото на доходите на населението. Не е изненадващо, че алтернативната енергия "направи си сам" днес е от интерес както за собствениците на големи и малки селски къщи, така и за жителите на града.

Целият свят около нас е пълен с енергия, която се съдържа не само в недрата на земята. Още в училище, в часовете по география, научихме, че е възможно да използваме енергията на вятъра, слънцето, приливите, падащата вода, земното ядро ​​и други подобни енергийни носители с висока ефективност в мащаба на цели държави и континенти. Но може да се използва и за отопление на отделна къща.

Видове алтернативни енергийни източници

Сред възможностите за естествени източници на частно енергоснабдяване трябва да се отбележи следното:

• слънчеви панели;
• слънчеви колектори;
• термопомпи;
• вятърни генератори;
• Инсталации за усвояване на водна енергия;
• инсталации за биогаз.

Ако имате достатъчно средства, можете да закупите готов модел на едно от тези устройства и да поръчате инсталирането му. Отговаряйки на желанията на потребителите, индустриалците отдавна са усвоили производството на слънчеви панели, термопомпи и др. Въпреки това, тяхната цена остава постоянно висока. Напълно възможно е да направите такива устройства сами, спестявайки малко пари, но отделяйки повече време и усилия.

Видео: каква природна енергия може да се използва

Принцип на работа и използване на слънчеви панели в частен дом

Физическото явление, на което се основава принципът на действие на този източник на енергия, е фотоелектричният ефект. Слънчевата светлина, която удря повърхността му, освобождава електрони, което създава излишен заряд вътре в панела. Ако свържете батерия към него, тогава поради мълния във веригата ще се появи ток в количеството на зарядите.

Принципът на работа на слънчевата батерия е фотоелектрическият ефект.

Дизайните, способни да улавят и преобразуват слънчева енергия, са многобройни, разнообразни и постоянно се подобряват. За много занаятчии подобряването на тези полезни дизайни се е превърнало в отлично хоби. На тематични изложби такива ентусиасти с готовност демонстрират много полезни идеи.

За да направите слънчеви панели, трябва да закупите монокристални или поликристални слънчеви клетки, да ги поставите в прозрачна рамка, която е фиксирана с издръжлив корпус

Видео: правене на слънчева батерия със собствените си ръце

Готовите батерии се поставят, разбира се, от най-слънчевата страна на покрива. В този случай трябва да има възможност за регулиране на наклона на панела. Например, по време на снеговалежи панелите трябва да се поставят почти вертикално, в противен случай слой сняг може да попречи на работата на батериите или дори да ги повреди.

Изграждане и използване на слънчеви колектори

Примитивен слънчев колектор е черна метална плоча, поставена под тънък слойбистра течност. Както знаете от училищен курс по физика, тъмните предмети се нагряват повече от светлите. Тази течност се движи с помощта на помпа, охлажда плочата и се нагрява. Отоплителната течна верига може да бъде поставена в резервоар, свързан към източник студена вода. Чрез нагряване на водата в резервоара течността от колектора се охлажда. И тогава се връща. По този начин тази енергийна система ви позволява да получите постоянен източник топла вода, а през зимата и топли радиатори.

Има три вида колектори, които се различават по дизайн

Днес има 3 вида такива устройства:

• въздух;
• тръбен;
• плосък.

въздух

Въздушните колектори се състоят от тъмно оцветени плочи

Въздушните колектори са черни плочи, покрити със стъкло или прозрачна пластмаса. Въздухът циркулира естествено или силно около тези плочи. Топлият въздух се използва за отопление на помещения в къщата или за сушене на дрехи.

Предимството е изключителната простота на дизайна и ниската цена. Единственият недостатък е използването на принудителна циркулация на въздуха. Но можете и без него.

Тръбна

Предимството на такъв колектор е простотата и надеждността

Тръбните колектори изглеждат като няколко подредени в редица стъклени тръби, покрити отвътре със светлопоглъщащ материал. Те са свързани към общ колектор и през тях циркулира течност. Такива колектори имат 2 начина за предаване на получената енергия: директен и индиректен. Първият метод се използва през зимата. Вторият се използва целогодишно. Има вариант с използване на вакуумни тръби: едната се поставя в другата и между тях се създава вакуум.

Това ги изолира от околната среда и по-добре запазва получената топлина. Предимствата са простота и надеждност. Недостатъците включват високата цена на инсталацията.

Плосък

За да направят колекторите да работят по-ефективно, инженерите предложиха използването на концентратори

Плоският колектор е най-често срещаният тип. Именно той послужи като пример за обяснение на принципа на работа на тези устройства. Предимството на този сорт е неговата простота и ниска цена в сравнение с други. Недостатъкът е значителна загуба на топлина, от която други подтипове не страдат.

За да подобрят съществуващите слънчеви системи, инженерите предложиха използването на нещо като огледала, наречени концентратори. Те ви позволяват да повишите температурата на водата от стандартните 120 до 200 C°. Този подвид колектори се наричат ​​концентрационни колектори. Това е един от най-скъпите варианти, което несъмнено е недостатък.

Пълни инструкции за производство и монтаж слънчев колекторв следващата ни статия:

Използване на вятърна енергия

Ако вятърът може да кара ята от облаци, защо да не използваме енергията му за други полезни неща? Търсенето на отговор на този въпрос доведе инженерите до създаването на вятърен генератор. Това устройство обикновено се състои от:

• генератор;
• висока кула;
• остриета, които се въртят, за да уловят вятъра;
• батерии;
• електронни системи за управление.

Принципът на работа на вятърния генератор е доста прост. Остриета, въртящи се от силен вятър, завъртете трансмисионните валове (на общ език – скоростната кутия). Те са свързани към алтернатор. Трансмисията и генераторът са разположени в люлка или, с други думи, гондола. Може да има въртящ се механизъм. Генераторът е свързан към автоматика за управление и трансформатор за повишаване на напрежението. След трансформатора се изпраща напрежението, което е увеличило стойността си обща системаелектрозахранване

Вятърните генератори са подходящи за райони, където постоянно духа вятър

Тъй като създаването на вятърни генератори е проучвано от доста дълго време, има проекти за голямо разнообразие от дизайни за тези устройства. Моделите с хоризонтална ос на въртене заемат доста голямо пространство, но вятърните генератори с вертикална ос на въртене са много по-компактни. Разбира се, за ефективна работаУстройството изисква доста силен вятър.

Предимства:

• без емисии;
• автономия;
• използване на един от възобновяемите ресурси;

недостатъци:

• необходимостта от постоянен вятър;
• висока начална цена;
• ротационен шум и електромагнитно излъчване;
• заемат големи площи.

Вятърният генератор трябва да бъде поставен възможно най-високо, за да бъде ефективна работата му. Моделите с вертикална ос на въртене са по-компактни от тези с хоризонтално въртене

Ръководство стъпка по стъпка за създаване на вятърен генератор със собствените си ръце на нашия уебсайт:

Водата като източник на енергия

Повечето известен методизползването на вода за генериране на електричество е, разбира се, водноелектрическа централа. Но той не е единственият. Има и енергията на приливите и отливите и енергията на теченията. А сега по ред.

Водноелектрическата централа е язовир, който има няколко шлюза за контролирано изпускане на вода. Тези шлюзове са свързани към лопатките на турбогенератора. Течейки под налягане, водата го върти, като по този начин генерира електричество.

недостатъци:

• крайбрежни наводнения;
• намаляване на броя на речните жители;

Изградени са специални станции за използване на водна енергия

Силата на теченията

Този метод за генериране на енергия е подобен на вятърен генератор, като единствената разлика е, че генераторът с огромни перки е поставен върху голямо морско течение. Като Гълфстрийм например. Но това е много скъпо и технически трудно. Затова всички големи проекти засега остават на хартия. Има обаче малки, но текущи проекти, демонстриращи възможностите на този вид енергия.

Приливна енергия

Структурата на електроцентралата, която преобразува този вид енергия в електричество, е огромен язовир, разположен в морски залив. Има отвори, през които водата прониква на обратната страна. Те са свързани чрез тръбопровод към електрически генератори.

Приливна електроцентрала работи по следния начин: по време на прилив нивото на водата се повишава и създава налягане, което може да завърти вала на генератора. В края на прилива входовете се затварят, а по време на отлив, който настъпва след 6 часа, изходите се отварят и процесът се повтаря в обратна посока.

Предимствата на този метод:

• евтино обслужване;
• туристическа атракция.

недостатъци:

• значителни разходи за строителство;
• увреждане на морската фауна;
• Грешките в дизайна могат да причинят наводнения на близките градове.

Приложение на биогаз

При анаеробна обработка на органични отпадъци се отделя т. нар. биогаз. Резултатът е смес от газове, състояща се от метан, въглероден диоксид и сероводород. Генераторът за производство на биогаз се състои от:

• запечатан резервоар;
• шнек за смесване на органични отпадъци;
• тръба за разтоварване на отпадъчната маса;
• гърловини за пълнене на отпадъци и вода;
• тръба, през която протича полученият газ.

Често контейнер за обработка на отпадъци се монтира не на повърхността, а в дебелината на почвата. За да се предотврати изтичането на получения газ, той е напълно запечатан. Трябва да се помни, че по време на процеса на освобождаване на биогаз, налягането в резервоара непрекъснато се увеличава, така че газът трябва редовно да се изважда от резервоара. В допълнение към биогаза, обработката води до отличен органичен тор, полезен за отглеждане на растения.

Устройството и правилата за работа от този тип са обект на повишени изисквания за безопасност, тъй като биогазът е опасен за вдишване и може да експлодира. Въпреки това, в редица страни по света, например в Китай, този метод за генериране на енергия е доста разпространен.

Подобна инсталация за производство на биогаз може да бъде скъпа

Този продукт за рециклиране на отпадъци може да се използва като:

• суровини за ТЕЦ и когенерационни инсталации;
• подмяна на природен газ в печки, горелки и котли.

Силните страни на този вид гориво са възобновяемостта и наличието, особено в селата, на суровини за преработка. Този вид гориво също има редица недостатъци, като например:

• емисии от изгаряне;
• несъвършена производствена технология;
• цена на устройство за създаване на биогаз.

Конструкцията на генератора за производство на биогаз е много проста, но трябва да се внимава по време на работата му, тъй като биогазът е запалимо вещество, опасно за здравето

Съставът и количеството на биогаза, получен от отпадъците, зависи от субстрата. Най-много газ се получава при използване на мазнини, зърно, технически глицерин, прясна трева, силаж и др. Обикновено в резервоара се зарежда смес от животински и растителни отпадъци, към които се добавя определено количество вода. IN лятно времеПрепоръчва се влажността на масата да се увеличи до 94-96%, а през зимата е достатъчна влажност 88-90%. Водата, подадена в резервоара за отпадъци, трябва да се загрее до 35-40 градуса, в противен случай процесите на разлагане ще се забавят. За запазване на топлината от външната страна на резервоара е монтиран слой топлоизолационен материал.

Приложение на биогорива (биогаз)

Работата на термопомпата се основава на обратния принцип на Карно. Това е доста голямо и доста сложно устройство, което събира топлинна енергия с нисък потенциал от околната среда и я преобразува в енергия с висок потенциал. Най-често термопомпите се използват за отопление на помещения. Устройството се състои от:

• външна верига с охлаждаща течност;
• вътрешна верига с охлаждаща течност;
• изпарител;
• компресор;
• кондензатор.

Системата също използва фреон. Външният кръг на термопомпата може да абсорбира енергия от различни среди: земя, вода, въздух. Разходите за труд за нейното създаване зависят от вида на помпата и нейната конфигурация. Най-трудното нещо за инсталиране е помпа земя-вода, в която външната верига е хоризонтално разположена в почвата, тъй като това изисква мащабни изкопни работи. Ако в близост до къщата има водно тяло, има смисъл да се направи термопомпа вода-вода. В този случай външната верига просто се спуска в резервоара.

Термопомпата преобразува енергията с нисък потенциал от земята, водата или въздуха в топлинна енергия с висок потенциал, която може да отоплява сграда доста ефективно

Ефективността на термопомпата зависи не толкова от това колко висока е температурата на околната среда, а от нейната консистенция. Правилно проектираната и инсталирана термопомпа може да осигури на дома достатъчно топлина през зимата, дори когато температурата на водата, земята или въздуха е много ниска. През лятото термопомпите могат да действат като климатици, охлаждайки дома.

За да използвате такива помпи, първо трябва да извършите сондажни работи

Предимствата на тези инсталации включват:

• енергийна ефективност;
• пожарна безопасност;
• мултифункционалност;
• дългосрочна експлоатация до първи основен ремонт.

Слабите страни на такава система са:

• висока първоначална цена в сравнение с други методи за отопление на сграда;
• изискване за състоянието на електроснабдителната мрежа;
• по-шумен от класическия газов котел;
• необходимостта от сондажни операции.

Видео: как работят термопомпите

Както можете да видите, за да осигурите дома си с топлина и електричество, можете да използвате слънчева енергия, силата на вятъра и водата. Всеки метод има своите предимства и недостатъци. Но въпреки това, от всички съществуващи опции, можете да използвате метод, който ще бъде едновременно евтин и ефективен.