Ветровая энергия
Работа ветра используется человечеством достаточно давно – все парусные суда двигались благодаря его силе, ветряные мельницы благодаря ветру перемалывали зерно в муку.
Использованию потенциала ветра сегодня уделяется большое внимание – современные аналоги ветряных мельниц способны вырабатывать электро- и теплоэнергию в промышленных масштабах. Ветер – источник постоянной энергии, подаренный природой. Ветер – источник постоянной энергии, подаренный природой
Ветер – источник постоянной энергии, подаренный природой
Такой подъем в производстве ветрогенераторов стал возможен благодаря появлению новых композитных материалов. Их использование значительно увеличило мощность установок, использующих энергетику ветра, – более чем в 10 раз всего за последнее десятилетие.
Сегодня в России промышленно выпускают ветрогенераторы от самых компактных до огромных, существуют ветрогенераторы с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Чтобы собрать для частного загородного дома самое простое устройство, достаточно иметь несколько магнитиков, проволоку и материал для лопастей.
Россия по использованию энергетического потенциала ветра находится на 56 месте в мире, уступая даже Люксембургу (в 3 раза больше мощность ветрогенераторов) и Кипру (в 5 раз больше мощность). При том, что в России огромный потенциал энергии ветра, взять, к примеру, побережье Дальнего Востока.
Преимущества работы ветрогенераторов очевидны:
- бесплатный источник неисчерпаемой энергии – ветер;
- ветрогенератор работает постоянно, полученная энергия запасается на аккумуляторных батареях, т. е. имеется всегда;
- экологическая чистота и бесшумность работы;
- эффективность работы не зависит от температурного режима – может использоваться в северных широтах, где солнечные батареи малоэффективны;
- производительность зимой возрастает, так как ветер зимой всегда сильнее;
- стоимость оборудования для использования энергии ветра значительно ниже, чем у солнечных батарей, т.е. окупаются они значительно быстрее.
При использовании ветрогенератора, этого альтернативного источника энергии для частного дома, следует учитывать следующие правила:
- для производительной работы установки необходим устойчивый (желательно сильный) ветер, открытое пространство;
- ветрогенератору необходим профилактический уход – раз в год обязательно проводить техобслуживание согласно инструкции;
- установка ветрогенераторов проводится на мачте значительной высоты – нужна высотная техника и специалисты по их установке, самостоятельно их монтировать не стоит.
Плюсы и минусы использования
Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.
Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:
- Плюсами использования являются:
- Возобновляемость альтернативных источников энергии;
- Экологическая безопасность;
- Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
- Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
- Минусы использования:
- Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
- Низкий КПД установок;
- Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
- Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.
Солнечные панели собственноручного изготовления
Готовая солнечная панель стоит немалых денег, поэтому ее покупка и установка по карману далеко не каждому. При самостоятельном изготовлении панели расходы можно снизить в 3-4 раза. Прежде чем приступить к устройству солнечной панели нужно разобраться, как все это работает.
Система солнечного электроснабжения: принцип работы
Понимание назначения каждого из элементов системы позволит представить ее работу в целом. Основные составляющие любой системы солнечного электроснабжения:
- Солнечная панель. Это комплекс соединенных в единое целое элементов, преобразующих солнечный свет в поток электронов. Их основная особенность состоит в том, что они не могут вырабатывать ток высокого напряжения. Отдельный элемент системы способен вырабатывать ток напряжением 0,5-0,55 В. Соответственно одна солнечная батарея способна вырабатывать ток напряжением 18-21 В, что достаточно для зарядки 12-вольтовой аккумуляторной батареи.
- Аккумуляторы. Одной батареи надолго не хватит, поэтому система может насчитывать до десятка таких устройств. Количество аккумуляторных батарей определяется мощностью потребляемой электроэнергии. Количество аккумуляторных батарей можно будет увеличить в будущем, добавив в систему необходимое количество солнечных панелей;
- Контроллер солнечного заряда. Это устройство необходимо для обеспечения нормальной зарядки аккумуляторной батареи. Основное его назначение состоит в недопущении повторной перезарядки батареи.
- Инвертор. Прибор, требующийся для преобразования тока. Аккумуляторные батареи выдают ток низкого напряжения, а инвертор преобразует его в ток необходимого для функционала высокого напряжения – выходная мощность. Для дома достаточно будет инвертора с выдаваемой мощностью 3-5 кВт.
Если инвертор, аккумуляторные батареи и контроллер заряда лучше приобрести готовыми, то солнечные батареи вполне возможно сделать самому.
Качественный контроллер и правильность подключения помогут как можно дольше сохранять работоспособность аккумуляторных батарей и автономность всей солнечной станции в целом
Как сэкономить на внедрении “зеленой энергетики”?
Проанализировав финансовую составляющую альтернативных видов отопления, можно прийти к неутешительному выводу – потребуются значительные средства на первоначальном этапе.
Вот спустя 3-7 лет, в зависимости от выбранного способа отопления, станет заметна существенная экономия благодаря энергонезависимой системе.
Выгодно и удобно использовать комбинированные источник альтернативного отопления. Для этого можно подобрать наиболее оптимальную комбинацию для своего дома
Сэкономить на использовании и установке альтернативных установок для выработки тепла можно. Многие домашние мастера с большим энтузиазмом подходят к созданию своими руками аналогов фабричным приборам преобразования альтернативной энергии.
Так, достаточно просто и недорого можно собрать гелиоустановку из шланга, которая послужит дополнительным источником нагрева воды.
Успешно собираются в домашних условиях небольшие ветряки из подручных средств. Также начитанные фермеры, проживающие в сельской местности, сооружают установки по преобразованию биологических отходов растительного и животного происхождения в биогаз.
Самодельные ветрогенераторы вполне работоспособны. Но для их сборки потребуется произвести предварительные расчеты, приобрести расходные материалы, потратить свое время
В дальнейшем он используется для потребностей хозяйства. В зависимости от размера резервуара для сбраживания отходов и площади частного дома, возможно полностью обеспечить хозяйство биогазом для удовлетворения всех нужд.
Отходы в доходы: биогазовые установки
Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.
Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа
Коротко о технологии
Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.
Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.
Принципиальная схема биогазовых установок
В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C. Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.
Немного о конструкциях
Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.
Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.
Схема бункерной биогазовой установки
Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью — порядка 15-20% пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.
Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.
Источники энергии для дома: фото
Кол-во блоков: 22 | Общее кол-во символов: 24523 Количество использованных доноров: 4 Информация по каждому донору:
- https://USamodelkina.ru/green-energy/: использовано 14 блоков из 15, кол-во символов 4416 (18%)
- https://akbinfo.ru/alternativa/alternativnaja-jenergija-gotovye-reshenija-svoimi-rukami.html: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 10560 (43%)
- https://220v.guru/vse-ob-elektroenergii/alternativnyy-istochnik-energii-dlya-chastnogo-doma.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 4210 (17%)
- https://sad24.ru/postrojki/sobiraem-alternativnyj-istochnik-energii.html: использовано 6 блоков из 8, кол-во символов 5337 (22%)
А что Россия?
Для России с ее запасами угля, нефти и газа развитие «зеленой» энергетики в конкуренции с традиционной энергетикой нецелесообразно. Это может представлять интерес только с научной точки зрения, считает Валерий Корнейчук.
Нужно делать скидку и на особенности российского климата: в большинстве регионов страны солнечных дней не так уж много.
Работать в данном направлении имеет смысл, полагает эксперт. Но учитывая создание необходимой инфраструктуры по доставке «зеленой» энергии потребителям и обслуживанию оборудования, скорее всего, в России разница ещё долго будет не в пользу возобновляемых источников, прогнозирует он.
Более перспективной аналитик считает разработку и доработку соответствующего оборудования для выхода на экспортные рынки. Вполне возможно, что по ценовому сегменту или эффективности российские солнечные батареи окажутся вполне себе способны конкурировать с европейскими или американскими разработками и станут новым источником валютной прибыли, допускает он.
Электростанция на солнечных батареях
Установка солнечных панелей потребует:
- Накопители, представляющие из себя фотоэлементы.
- АКБ – для накопления заряда.
- Контроллер, который позволит следить за аккумулятором.
- Устройство для преобразования 12 или 24 В тока в 200 В.
- Конструктивные и фиксирующие элементы.
Особенности установки на доме
Следует учесть, что угол наклона должен меняться. Зимой альтернативный солнечный накопитель следует переводить в положение с большим углом к горизонту. Делается это для того, чтобы на солнечном коллекторе не скапливался снег. Иначе это приведет к резкому уменьшению эффективности.
Выбирать следует участок крыши дома, которая обращена на южную, восточную или юго-восточную стороны света.
Солнечные коллекторы для нагрева воды
Для получения горячей воды и отопления в частном доме используют альтернативный коллектор, работающий от солнечного тепла. Принцип работы и устройство конструкции:
- Короб. Металлический прослужит дольше. Выполненный из плит ОСБ, ДВП, ДСП – более дешевый вариант, но его эксплуатации будет менее длительная. Для увеличения срока службы пропитывают плиту специальными септиками и лаками.
- На дно короба укладывается минеральная вата или пенопласт – они служат теплоизоляторами и предотвращают теплопотери.
- На плиту укладываются плотными рядами трубы. Лучший материал медь – обладает высокой теплопроводностью. Допускаются металлопластиковые варианты, но их энергоэффективность будет на 20% меньше медных.
- Входная часть и выходная снабжаются фиттингами. Они обеспечивают подключение к коммуникациям водоснабжения дома.
- Сверху короб закрывается стеклом. Можно также использовать акриловый материал или монолитный поликарбонат. Важный момент – поверхность должна быть не гладкой, а рифленой, для лучшего процесса нагрева. Солярное стекло обладает способностью устранять потери тепла. Оно обеспечивает меньшие энергопотери.
Далее вся альтернативная конструкция подключается к источнику воды, который будет циркулировать внутри помещения.
Тепловые насосы
Тепловые насосы представляют собой вполне реальную альтернативу традиционным теплогенераторам и котлам. Принцип работы данной энергосберегающей системы несколько напоминает кондиционер, обеспечивающий перенос тепла из помещения на улицу.
Тепловой насос переносит тепло из земли в отапливаемое помещение, а обратно перемещает холод.
При работе теплового насоса энергия затрачивается не на выработку тепла, а исключительно на его перемещение.
Схема работы теплового насоса. Нажмите для увеличения.
Функциональные возможности данной системы позволяют получить ориентировочно 4,5 кВт тепловой энергии, затратив на ее транспортировку всего 1 кВт электрической энергии.
Тепловые насосы обладают высокой эффективностью, надежностью и экономичностью. Альтернативное отопление описываемого типа имеет всего один существенный недостаток – решение об его установки следует принимать только на нулевом цикле строительства.
Данное требование продиктовано большим объемом земляных работ.
Виды альтернативных источников энергии.
Энергия ветра, солнца, воды, биотопливо, тепло Земли относительно неисчерпаемы и возобновимы. Преимущества альтернативных источников энергии неоспоримы, поскольку они сохраняют природные ресурсы. Кроме того, они в гораздо большей мере соответствуют требованиям экологической безопасности.
Ветровая энергетика.
Принцип использования силы ветра заключается в превращении кинетической энергии в электрическую, тепловую, механическую. Для получения электрической энергии используют ветровые генераторы. Они могут иметь различные технические параметры, размеры, конструкции, горизонтальную или вертикальную ось вращения. Паруса – классический пример использования силы ветра в морском транспорте, а ветряная мельница – преобразования в механическую энергию.
Диаметр лопастей и высота их расположения определяют мощность ветрогенератора. При силе ветра от 3 м/с генератор начинает вырабатывать ток и достигает максимальной величины при 15 м/с. Сила ветра свыше 25 м/с является критической – генератор отключается.
Гелиоэнергетика — дар Солнца.
Солнечная энергия как альтернативный источник энергии – естественное продолжение жизнетворящей миссии Солнца на нашей планете. Но пока человечество не научилось использовать ее напрямую. В настоящее время в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую применяют солнечные батареи, а для тепловой – солнечные коллекторы. Кроме того, в некоторых случаях используют совмещение двух видов.
Гелиотехнология заключается в нагреве поверхности солнечными лучами и в использовании нагретой воды для горячего водоснабжения, отопления или использования в паровых электрогенераторах. Для преобразования энергии солнца в тепловую используют солнечные коллекторы. Их общая мощность зависит от количества и мощности отдельных устройств, которые включены в систему солнечной или тепловой станции.
Солнечные батареи подразделяют на:
- кремниевые
- пленочные
Наибольшим спросом в настоящее время пользуются батареи с использованием кристаллов кремния, а самые удобные – пленочные. Кремниевые панели являются одним из лучших вариантов для частного дома.
ГЭС — использование силы воды.
Принцип действия турбин на гидроэлектростанциях заключается в воздействии силы воды на лопасти гидротурбины, которая вырабатывает электричество. Иногда к альтернативным видам энергии относят лишь те ГЭС, где не использованы мощные плотины, а выработка тока происходит под влиянием естественного течения воды. Это связано со значительным негативным воздействием мощных ГЭС на природные речные ландшафты, их обмелением и катастрофическими наводнениями.
Не вызывает возражений экологов использование естественной энергии морских и океанических приливов. Преобразование кинетической энергии в электрическую в этом случае происходит на специальных приливных станциях.
Геотермальная энергетика — тепло Земли.
Поверхность Земли излучает тепло не только в местах выброса горячих сейсмических источников, как, например, на Камчатке, но и практически во всех регионах планеты. Для извлечения тепла земли используют специальные тепловые насосы, а затем его преобразуют в электрическую энергию или используют как тепловую. Принцип действия установок базируется на законах термодинамики и физических законах поведения жидкостей и газа, в частности, фреона.
Тип конструкции насоса определяет первичный источник энергии, например, « грунт- воздух» или «грунт — вода».
Биотопливо.
Принцип получения биотоплива основан на переработке органических продуктов с помощью специальных установок. В ходе переработки вырабатывается тепловая или электрическая энергия. Виды биотоплива могут иметь жидкое, твердое или газообразное состояние. К твердым, например, относятся топливные брикеты, жидким – биоэтанол, к газообразным – биогаз. К его разновидностям относится свалочный газ, который образуется на свалках. Использование биогаза старых свалок помогает решить проблемы переработки отходов.
Видео описание
В видео показан принцип работы биогазовой установки:
Энергия вулканов
Разрушительная мощь вулканов всегда пугала людей. Со временем учёные, исследуя их, поняли, что это огромные запасы энергии, которыми, к сожалению, человечество не пользуется. Научно-технический прогресс преодолел и эту проблемы, поэтому сегодня во многих странах мира стали возводить электростанции около вулканов.
Технология получения электричества здесь достаточно проста.
- В слои грунта, расположенные около лавы, по трубам закачивается солёная вода.
- Она там нагревается до критических температур.
- Затем подаётся на генератор, который и вырабатывает электрический ток.
По сути, это технология гидроэлектростанции, где турбину генератора вращает падающая сверху на неё вода. Только здесь вода солёная и нагретая, поднимающаяся сама из недр земли.
Именно таким способом производят горячую воду, которую подают в дома и здания разного назначения. В Исландии эта технология применяется для организации горячего водоснабжения в системе теплиц. Эта страна уже давно ничего со стороны не завозит в плане овощей, фруктов, зелени и цветов. Правда, здесь горячую воду берут из гейзеров. Хотя последние нагреваются именно от спящих вулканов.
Энергетика Исландии основана на вулканическом тепле Источник yandex.net
Ложка дегтя
Несмотря на определенные успехи альтернативной энергетики, вопросов она по-прежнему порождает больше, чем ответов. В частности, непростой задачей является ее использование для серьёзных промышленных нужд. И в любом случае здесь не обойтись без дублирования традиционными источниками электроэнергии.
Не стоит забывать и о том, как сильно возобновляемая энергетика зависит от природных условий (в одном месте больше подойдут ветряки, в другом — солнечные батареи, в третьем лучшим решением станут гидроэлектростанции), а также от погоды и времени суток. Да и себестоимость «зеленой» энергетики все еще достаточно высока, и темпы снижения затрат на ее создание оставляют желать лучшего.
По его словам, до 2020 года возобновляемая энергетика выглядела отраслью, которая может уменьшить риски рынка электропотребления тепловой и атомной электроэнергетики. Но коронакризис не обошел ее стороной — темпы развития «зеленой» энергетики снизились на 13% по сравнению с 2019 годом. А минувшей зимой уже действующие проекты подверглись серьезным погодным испытаниям и в большинстве случаев их не выдержали.
Так что тепловая и газовая энергетики остаются самыми рентабельными и быстровозводимыми комплексами для обеспечения деятельности предприятий и обогрева жилищ, добавляет он. В то же время необходимы и уже ведутся работы по повышению их экологичности.
Виды альтернативного электричества
Всегда перед потребителем стоит выбор, основанный на вопросе, что лучше? И в этом плане подразумевается, во-первых, затраты на приобретение нового вида источника электричества, во-вторых, как долго этот прибор будет работать. То есть, будет ли это выгодно, окупится ли вся затея, а если окупится, то через какой промежуток времени? Скажем так, экономию денежных средств еще никто не отменял.
Как видите, вопросов и проблем и здесь хватает, потому что электричество своими руками – дело не только серьезное, но и достаточно затратное.
Электрогенератор
Начнем именно с этой установки, как с самой простой. Простота ее заключается в том, что вам необходимо приобрести электрогенератор, установить его в надежном закрытом помещении, которое будет соответствовать правилам пожарной безопасности. Далее, проводите подключение электрической сети частного дома к нему, заливаете жидкое топливо (бензин или солярку) и включаете. После чего в вашем доме появляется электричество, которое зависит лишь от наличия топлива в баке генератора. Если продумать автоматическую систему подачи топлива, то вы получаете маленькую тепловую электростанцию, которая от вас будет требовать минимального присутствия.
К тому же электрогенераторы – это надежные и удобные установки, которые работают практически вечно, если правильно их эксплуатировать. Но тут есть один момент. В настоящее время на рынке присутствует два вида генераторов:
Какой лучше? Скажем так, если вам требуется альтернативный источник энергии, который будет эксплуатироваться постоянно, тогда выбирайте дизельный. Если для временного использования, тогда бензиновый. И это еще не все. Дизельный электрогенератор имеет большие габаритные размеры, по сравнению с бензиновым, он сильно шумит при работе и выделяет огромное количество дыма и выхлопных газов. Плюс ко всему он дороже.
Появились недавно на рынке газовые генераторы, которые могут работать и от природного газа, и от сжиженного. Неплохой вариант, экологичный, не требующий специального помещения для установки. Можно к одному генератору подключить, к примеру, сразу несколько газовых баллонов, которые в автоматическом режиме будут подключаться к установке.
