- Види альтернативних джерел енергії
- Назначение и применение термогенератора
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
"Зелена енергетика" залучає просто космічними перспективами. З навколишнього середовища можна отримувати абсолютно безкоштовно невичерпну енергію для обслуговування автономних комунікацій. Причому її ресурс щодня відновлюється без участі людини.
Однак для того щоб грамотно користуватися справжніми подарунками природи, потрібно знати, як вони працюють і де застосовуються. Чи згодні?
Все про те, як використовується альтернативна енергія для дому, ви дізнаєтеся з наведеної нами статті. Ознайомившись з матеріалом, ви зможете вибрати максимально придатний варіант отримання тепла або електрики.
Ми детально описали установки, переробні енергію сонця / вітру / води / землі. Коротко і гранично просто виклали принцип їх роботи. Запропоновані відомості допоможуть порівняти способи і джерела отримання енергії.
Види альтернативних джерел енергії
Придбати промислові моделі сучасних пристроїв для вилучення теплової або електричної енергії з навколишнього середовища не так вже й складно.
До найпопулярніших варіантів такого обладнання можна віднести:
- сонячні батареї;
- сонячні колектори;
- вітрогенератори;
- теплові насоси;
- генератори біогазу.
Наука на місці не стоїть, з'являються все нові моделі пристроїв для отримання альтернативної енергії. Важливо не тільки вибрати підходящий варіант, але і правильно його встановити. Дуже часто обійтися тільки якимось одним агрегатом не вдається. Можна поєднувати використання різних ресурсів.
Наприклад, сонячна батарея дає більше електроенергії в літній період, а вітрогенератор - в зимовий. Поєднання цих двох пристроїв дозволяє забезпечити достатньою кількістю автономної електроенергії протягом всього року. Подібним чином можна також комбінувати і інші пристрої.
# 1: Використання сонячних батарей
Ці елементи стають дедалі популярнішими і різноманітніше. Їх продають як у вигляді готових комплектів, так і у вигляді окремих фотоелементів. З останніми охоче працюють майстри-аматори, які всі вважають за краще робити своїми руками - це відносно нескладне завдання.
Щоб виготовити сонячну батарею з індивідуальними параметрами, слід придбати потрібну кількість готових фотоелементів і спаяти їх в загальний ланцюг.
Прозорі елементи, що закривають робочу поверхню сонячних батарей, встановлюють на скла висотних будівель, але їх можна успішно застосовувати і в приватному житловому будівництві
Розрізняють монокристалічні і полікристалічні фотоелементи. Перші більш продуктивні і довговічні, але ефективні лише за умови отримання стабільного потоку енергії. У полікристалів ККД нижче, і термін експлуатації менше, але вони можуть цілком ефективно працювати навіть в умовах підвищеної хмарності.
Фотоелементи поміщають під шаром міцного прозорого матеріалу, щоб вони могли поглинати енергію і при цьому залишалися в потрібному положенні. Корпус з прозорою зовнішньою поверхнею виглядає як рамка з металу. Він використовується для закріплення панелей.
Іноді замість металевого корпусу використовують дерев'яну конструкцію. Це менш довговічний, але цілком прийнятний варіант.
Панелі з фотоелементами сонячних батарей встановлюють на самій сонячній стороні будівлі, зазвичай - на даху. Важливо також правильно підібрати інвертор і акумулятори
Конструкція з сонячними батареями виходить досить громіздка, тому найчастіше її ставлять прямо на даху будинку. Корпус монтують на підставці таким чином, щоб панель з фотоелементами можна було повертати, це дозволить стежити за рухом сонця і вловлювати більше УФ променів в залежності від пори року.
При випаданні рясних опадів панель розгортають у вертикальне положення, щоб запобігти її пошкодження і зменшити можливе забруднення. Установка панелей - тільки перший етап реалізації подібної системи.
Для її повноцінної роботи знадобиться підключити фотоелементи через зарядний пристрій до сонячної инверторной системі.
Щоб накопичувати отриману електричну систему, знадобляться акумулятори для сонячних панелей, наприклад, SUNLIGHT PzS. Такі елементи можна встановити під землею, на досить значній глибині - до трьох метрів.
Правильний підбір інвертора для сонячних батарей і контролера акумуляторів - важливий момент в забезпеченні максимальної ефективності всієї системи. Чим краще підібрані всі складові, чим якісніше виконані спеціальні розрахунки, тим менше будуть втрати електричної енергії.
Цікавий варіант сонячних батарей - гнучкий плівковий варіант, робочий шар їх завдано на полімерну плівку. Їх встановлюють на шибки вікон висотних будівель, зрозуміло, на самій сонячній стороні.
ККД таких елементів трохи нижче, ніж у традиційного варіанту - всього 7%. Але зручність від їх використання та економія місця компенсують цей недолік.
Пристрій Betaray для посилення потенціалу вловлюється сонячної енергії виглядає стильно і сучасно. Його можна встановити у дворі приватного будинку або на даху багатоповерхівки
Сучасно і незвично виглядає пристрій під назвою Betaray. Це досить великий скляну кулю, який як лінза збирає сонячні промені і направляє їх до панелі з фотоелементами. Установка здатна обертатися в автоматичному режимі, щоб отримати максимум сонячних променів.
В результаті можна обійтися меншою кількістю фотоелементів і зробити потік сонячних променів більш стабільним. У нічний час Betaray здатна поглинати місячний і зоряне світло. Це небагато, але вистачить, щоб забезпечити повноцінне вуличне освітлення. В цілому у цього пристрою вражаючий для сонячних батарей ККД - 35%.
Корисні поради щодо вибору, монтажу та експлуатації сонячних батарей представлені тут:
# 2: Застосування сонячних колекторів
Це більш сучасна і продуктивна варіація річного душа. Навіть на самій скромній дачі є бочка з водою, яка нагрівається протягом дня до цілком пристойного рівня.
Якщо встановити на даху систему з вузьких труб, по яких циркулює вода, можна отримати відчутну кількість тепла, повністю забезпечивши будинок гарячим водопостачанням і навіть цілком гідним опаленням.
Сонячний колектор являє собою систему вузьких труб, по яких циркулює рідкий теплоносій. Природні конвекційні процеси забезпечують циркуляцію води, нагрітої сонцем, без застосування насоса (+)
Робота цього альтернативного джерела енергії заснована на здатності води циркулювати при нагріванні. Бак теплообмінника встановлюють на більш високому рівні, ніж труби колектора. Нагріта вода піднімається вгору і надходить у верхню частину змійовика теплообмінника.
Остигаючи при контакті з водопровідною водою, теплоносій сонячного колектора опускається вниз і знову переміщається в труби, які нагріває сонце.
Природна циркуляція нагрівається і охолоджується води дозволяє обійтися без спеціальних насосів або іншого електричного устаткування.
Зробити найпростіший варіант такої системи можна з доступних матеріалів: труб різного діаметру, металевого листа на роль основи. Підставку, до якої кріплять основу, можна зробити з куточка або інших металевих елементів.
У цьому варіанті саморобного сонячного колектора труби приварені до металевої підстави, як рамки використана товста дошка
Зазвичай ту частину системи, яка знаходиться зовні, фарбують в чорний колір, щоб підвищити її здатність до поглинання тепла. Основу з трубами закріплюють таким чином, щоб можна було змінювати кут її нахилу.
Залишається влаштувати бак теплообмінник, помістити в нього змійовик і з'єднати елементи системи один з одним і з системою водопостачання та / або опалення.
Детальна технологія виготовлення сонячного колектора для опалення описана в цій статті.
Промислові моделі сонячних колекторів набагато продуктивніше, ніж "саморобки", і можуть працювати круглий рік, але вартість такої системи може виявитися досить високою
Звичайно, сучасні сонячні колектори промислового виробництва влаштовані складніше і працюють ефективніше. У деяких пристроях в якості теплоносія використовується фреон, що дозволяє отримувати теплову енергію навіть під час холодів.
Промислові агрегати можуть бути забезпечені вакуумними трубками, блоком з фотоелементами, датчиками температури, системою автоматичного управління і т.п. Вартість такого колектора може виявитися досить значною.
# 3: Експлуатація енергії вітру
Вітрогенератори - пристрої відомі давно і досить популярні у шанувальників екологічно чистої енергії. Це досить громіздкий пристрій, особливо якщо лопаті вітряка обертаються в горизонтальній площині. Тому версії з вертикально розташованими лопатями більш популярні.
Вітрогенератори - це досить громіздкі вироби, які слід встановити на відкритій місцевості, яка добре продувається вітрами. Один такий пристрій може повністю покрити потреби приватного будинку в електроенергії
Вітряк розміщують на високій і міцної стійці. Рух лопатей передається на генератор, отримана енергія накопичується в акумуляторі. Потім електроенергія передається на внутрішню електричну систему будинку або використовується іншим чином.
Промислові моделі сучасних вітрогенераторів зазвичай забезпечені зручним електронним пультом управління.
Саморобні пристрої конструюють по досить простих схем і креслень. В інтернеті можна знайти чимало варіантів самого різного типу і виду. Потрібно вибрати зручне місце для розміщення такої конструкції, де дме сильний вітер, і агрегат не стане нікому заважати. Чим вище встановлені лопаті, тим краще.
Мобільна вітротурбіна Uprise має відносно компактні розміри, в зібраному вигляді її можна транспортувати по дорогах загального користування
Не так давно компанія Uprise представила оригінальну розробку - вітрову турбіну, встановлену на пересувну платформу. При бажанні пристрій можна зібрати, надавши йому компактні розміри, а потім перевезти за допомогою звичайного позашляховика і встановити в іншому місці.
Потужність мобільного вітротурбіни Uprise становить 50 кВт. За оцінками фахівців в галузі альтернативної енергетики цього цілком достатньо, щоб забезпечити електроенергією не найбільший приватний будинок, та ще й з сусідами поділитися надлишками електрики.
Ще більш оригінальний варіант перетворення енергії вітру в кіловати - літальний апарат Makani Power.
Makani Power - це пристосування, яке дозволяє підняти набір невеликих вітротурбін на значну висоту і отримати максимальну кількість електроенергії
Це високонаукова варіація повітряного змія, на який встановлені невеликі вітрові турбіни. Ідея полягає в тому, щоб доставити генератор в верхні шари атмосфери, де швидкість повітряного потоку значно вище, ніж у землі. Енергія надходить вниз по кабелю, який також виконує функції мотузки, що утримує "повітряного змія".
Цікавий огляд ремонту вітрогенератора SF-600-5 (Китай) дозволяє скласти уявлення про можливі проблеми з технікою економ-класу:
Цікаві ідеї самостійного виготовлення вітряка описані в статті - Як зробити вітрогенератор своїми руками: пристрій, принцип роботи + кращі саморобки
# 4: Опалення на основі теплових насосів
Ці пристрої давно зайняли почесне місце в сімействі пристроїв для отримання екологічно чистої енергії. Працює тепловий насос приблизно так само, як холодильник або кондиціонер, але тільки навпаки.
Використовують прилади такого типу, головним чином, для обігріву житла, а також для підігріву води. Хоча існують і моделі, які в літній час успішно справляються з обов'язками кондиціонера.
Принцип роботи теплового насоса заснований на поглинанні теплової енергії з низьким потенціалом в концентроване високопотенційне тепло. Пристрої типу "земля-вода" складні в монтажі, але ефективні
Як джерело тепла такі системи використовують енергію повітря, тепло грунту і води. Енергія є скрізь, але в цих ресурсах вона має низький потенціал. Зовнішній контур теплового насоса збирає ці розсіяні крихти теплової енергії і переміщує їх в систему.
Для трансформації енергії в високопотенційне стан використовують холодоагент, зазвичай фреон. Він поглинає отриману енергію, нагрівається і надходить в компресор. Тут холодоагент стискується і через випарник надходить в теплообмінник внутрішнього контуру опалення.
Теплоносій поглинає концентровану теплову енергію, а фреон проходить через випарник і знову переходить в рідкий стан. Тепер він отримує низькопотенційну енергію, нагрівається і т.д.
Залежно від джерела теплової енергії, а також від виду теплоносія вибирають і тип теплового насоса: "земля-вода", "вода-вода", "повітря-вода", "повітря-повітря" і т.п. За допомогою такого пристрою можна реалізувати не тільки традиційне водяне опалення, але і повітряний.
Багато умільці успішно освоїли самостійне виготовлення подібного агрегату, цікаві варіанти описані в наступних статтях:
- Як зробити тепловий насос своїми руками з старого холодильника: креслення, інструкція та поради по збірці
- Геотермальний тепловий насос своїми руками для опалення будинку: пристрій, проектування, самостійна збірка
Витягувати тепло з землі - не найпростіше завдання, оскільки знадобиться просторий земельну ділянку і великі земельні роботи. Труби зовнішнього контуру укладають в траншеї і засипають землею. Зрозуміло, що використання цієї ділянки в подальшому буде обмежено.
Зовнішній блок теплового насоса типу "повітря-вода" потрібно просто встановити на підходящої майданчику, але такий пристрій може бути не дуже ефективно при низькій температурі зовнішнього повітря
Але таким чином можна забезпечити стабільну температуру теплоносія в зовнішньому контурі, а це важлива умова для успішної роботи теплового насоса. Дуже зручно, якщо поруч з будинком є водойма, зовнішній контур можна занурити в воду без особливих проблем. В якості альтернативи водойми використовують водяну свердловину.
Для забору тепла з повітря використовуються не труби з рідким теплоносієм, а потужні вентилятори, які нагнітають повітря в теплообмінник. Температура зовнішнього повітря далеко не так постійна, як у варіантах з водою або землею, але зате підібрати місце для агрегату і виконати монтаж значно простіше.
На жаль, такі пристрої малоефективні в північних районах, оскільки обігрів неможливий вже при -20 градусах температури зовнішнього повітря. Проблему вирішують шляхом поєднання двох різних систем опалення.
# 4: Біогаз в роботі комунікацій
Відходи - ще один цікавий ресурс для отримання теплової енергії. При переробці відходів за допомогою анаеробних бактерій виділяються такі речовини, як метан, сірководень, вуглекислота і деяку кількість домішок.
Цю газову суміш називають біогазом, її також можна розглядати в якості сучасного альтернативного джерела енергії.
Для переробки в біогенератор зазвичай використовують суміш з відходів рослинного і тваринного походження з водою. Вологість маси повинна складати 88-96% в залежності від пори року
Звичайно, отримують це горюча речовина не з вмісту каналізації. Для цього використовують органічні відходи тваринного або рослинного походження. Їх поміщають в спеціальну ємність, дуже міцну і обов'язково герметичну. Туди ж завантажують бактеріальні культури.
Усередині пристрою встановлюють шнек, щоб перемішувати біологічну масу. Це збільшить швидкість реакції і зробить роботу генератора ефективнішою.
Масу, призначену для переробки, розбавляють водою, яка повинна бути підігріта приблизно до 40 ° С. У літню пору слід доливати більше води, але в зимовий період вологість біомаси може становити близько 90%.
Щоб підтримувати комфортну для життєдіяльності мікроорганізмів температуру, ємність біогенератор покривають теплоізоляційними матеріалами. Всі вихідні матеріали завантажують через горловину, яку після цього щільно закривають. Біогаз накопичується у верхній частині пристрою і відводиться з нього за спеціальним патрубку.
Для зручності, економії місця і безпеки біогазові установки поміщають під землею, розподіл газу здійснюється через гідрозатвор, обов'язково потрібно забезпечити підігрів біомаси (+)
Перероблені відходи вивантажують через окремий патрубок, вони представляють собою цінне добриво, застосування якого можна знайти на ділянці. Важливий момент при самостійному створенні біогенератор - безпека. Оскільки газ постійно накопичується в ємності, там постійно підвищується тиск.
Процес самостійного створення біогенератор з металевої бочки описаний в цьому ролику:
Якщо цей процес не контролювати, пристрій може просто вибухнути. Вважається більш безпечним розміщення біогенератор під землею, а не на поверхні. Слід забезпечити постійний відбір отриманого газу з ємності, щоб нормалізувати тиск.
З газовою сумішшю також потрібно звертатися обережно. Это горючее вещество имеет резкий и неприятный запах, его вдыхание может быть опасным для здоровья людей.
Назначение и применение термогенератора
Устройства этого типа известны еще с середины прошлого века. Они позволяют преобразовать тепловую энергию в электрическую. Современный вариант термогенератора промышленного производства предназначен для установки на газовые котлы или дровяные печи длительного горения мощностью не менее 200 Вт.
Такой прибор позволяет в зимнее время, когда отопительные приборы работают непрерывно, получать около 150 кВт/ч электроэнергии в месяц.
Можно рассматривать его как дополнительный вариант в сочетании с солнечными батареями или как способ компенсировать частые отключения электроэнергии.
Существуют и походные модели теплогенераторов, которые могут перерабатывать тепловую энергию обычного костра. Их можно использовать во время строительства там, где нет электричества как альтернативу генератору, работающему на сжиженном топливе.
Висновки і корисне відео по темі
Ролик познакомит с наиболее популярными вариантами установок, работающих от альтернативных источников энергии:
Единственный значимый недостаток альтернативных способов получения энергии – высокая цена оборудования и монтажа. Высокотехнологичные разработки эффективны, удобны и недешевы. И все же вложения со временем окупятся. А для любителей мастерить всегда остаются варианты для самостоятельного изготовления.
Расскажите, что вы думаете относительно использования альтернативной энергии для дома? Делитесь своим мнением, участвуйте в обсуждениях и задавайте вопросы. Залишати коментарі можна в формі, розташованої нижче.