Czym są alternatywne źródła energii i jak można je wykorzystać do celów osobistych
W dzisiejszym szybko rozwijającym się świecie walka o surowce energetyczne pomiędzy krajami rozwiniętymi jest priorytetem polityki zagranicznej wielu państw, dlatego bycie niezależnym energetycznie oznacza bycie wolnym ekonomicznie i politycznie. Ponadto prawie na pierwszym miejscu wśród krajów rozwiniętych technicznie pojawia się kwestia bezpieczeństwa środowiskowego naszej planety, o czym świadczy Porozumienie klimatyczne z Paryża z 2015 r. Oraz szereg innych dokumentów międzynarodowych. W kontekście tych decyzji, a także w związku ze zmniejszaniem się zapasów tradycyjnych źródeł energii (gaz, ropa, węgiel itp.), Wiele państw zaczyna aktywnie rozwijać alternatywne, odnawialne źródła energii. Czym są alternatywne źródła energii, ich rodzaje i sposoby wykorzystania, czy możesz to zrobić sam - to temat dzisiejszej recenzji.
Treść artykułu
Alternatywne źródła energii - co to jest
Krótko mówiąc, alternatywne źródła energii to odnawialne, ekologiczne zasoby, których przemiana wytwarza energię elektryczną i cieplną wykorzystywaną przez człowieka na własne potrzeby. Niekonwencjonalne źródła energii elektrycznej to słońce i woda, wiatr i wody geotermalne, ciepło - ziemia i słońce.
Rodzaje alternatywnych źródeł energii
Rozwój zielonej energii wynika z rozwoju technologii, które umożliwiły wykorzystanie odnawialnych źródeł energii z większą efektywnością, o czym należy osobno omówić.
Energia słoneczna
Słońce to niewyczerpane źródło energii, które może dostarczać ciepło i elektryczność wszystkim mieszkańcom naszej planety, jednak aby tę energię przetworzyć, konieczne jest posiadanie specjalnych urządzeń technicznych.
- Energia elektryczna.
Aby uzyskać energię elektryczną, potrzebna jest elektrownia, której głównym elementem jest bateria słoneczna (płyta). Zasada działania takiego urządzenia (panelu) polega na zamianie promieniowania słonecznego na energię elektryczną, co następuje, gdy światło pada na fotokomórki, z których się składa. Prąd elektryczny jest generowany przez tworzenie różnicy potencjałów wewnątrz fotokomórki i jest spowodowany procesami fizycznymi związanymi z przewodnictwem „p-n” materiałów zawierających krzem. Zasada działania baterii słonecznej jest pokazana na poniższym rysunku.
Do działania takiej elektrowni, z wyjątkiem panel słonecznywymagany jest szereg urządzeń technicznych:
- kontroler - zapewnia pracę elektrowni w trybie automatycznym, zapewniając ładowanie akumulatorów;
- bateria akumulatorowa - jest urządzeniem magazynującym energię generowanym przez panel słoneczny;
- falownik - zamienia napięcie stałe na napięcie przemienne używane do podłączania urządzeń gospodarstwa domowego;
- przewody łączące, a także urządzenia zabezpieczające i automatyki.
- Energia cieplna.
Aby uzyskać energię cieplną, którą można wykorzystać do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę, potrzebne są urządzenia techniczne zwane kolektorami słonecznymi.
Takie jednostki są dwojakiego rodzaju: płaskie i próżniowe. Różnią się konstrukcją, ale w zasadzie są do siebie podobne. Zadaniem takich urządzeń jest pochłanianie energii słonecznej i przekształcanie jej w energię cieplną, która z kolei przekazywana jest do nośnika ciepła w obiegu grzewczym lub do wody, która trafia do odbiorców w ciepłej wodzie. Do działania tego systemu potrzebna będzie również pompa obiegowa i zasobnik (kocioł), zawory odcinające i regulacyjne, a także systemy automatyki i sterowania.
Energia wiatrowa
Wiatr może też służyć jako źródło pozyskiwania energii elektrycznej, a ponieważ wieje prawie zawsze i wszędzie, co jest spowodowane „oddechem” naszej planety, to jego zasoby są niewyczerpane.
Trudności w pozyskiwaniu energii elektrycznej z energii kinetycznej wiatru polegają na jego niestałości, wielokierunkowości i różnych wielkościach natężenia przepływu powietrza. Aby uzyskać energię elektryczną z energii wiatru, potrzebny jest generator wiatrowy (elektrownia wiatrowa).
Karmery są różnego rodzaju:
- z pionową osią obrotu - obrotowe, łopatkowe i ortogonalne;
- z poziomą osią obrotu - łopatka, turbina i bęben.
Różne modele różnią się prędkością obrotową ostrzy (niska i duża prędkość) i bębnów, wysokością montażu i właściwościami technicznymi. Do pracy turbiny wiatrowej w systemie elektroenergetycznym niezbędny jest zestaw urządzeń analogicznych do tych stosowanych przy panelach słonecznych (sterownik, falownik).
Powiązany artykuł:
Jak zrobić generator wiatrowy 220 V własnymi rękami. W publikacji rozważymy zasadę działania i rodzaje turbin wiatrowych, cechy montażu urządzenia z pralki i generatora samochodowego, przydatne wskazówki i zalecenia specjalistów.
Energia wody
Na Ziemi większość jej powierzchni zajmuje woda - są to morza i oceany, jeziora i rzeki, sztuczne zbiorniki i inne zbiorniki.
Człowiek już dawno nauczył się wykorzystywać energię wody i początkowo była to mechaniczna, uzyskiwana w wyniku ruchu środowiska wodnego.Jego strumienie wprawiały w obrót kamienie młyńskie lub innego urządzenia mechanicznego, a osoba kontrolowała tylko prędkość ich obrotu. W przyszłości ludzie zaczęli wykorzystywać ten rodzaj energii do wytwarzania energii elektrycznej, zarówno na rzekach o szybkim przepływie, jak i na morzach - z powodu przypływów i odpływów, „funkcjonujących” ze stałą dokładnością. Do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywane są specjalne turbiny umieszczone w ośrodku wodnym, których wał jest połączony z generatorem generującym prąd elektryczny. Strumienie wody skierowane na łopatki turbiny obracają ją, a ruch ten jest przekazywany do generatora, w wyniku czego powstaje prąd elektryczny.
Na stacjach pływowych praca przebiega w podobny sposób, z tą różnicą, że płynące wody poruszają się w różnych kierunkach, co jest spowodowane cyklicznością okresów „odpływu”.
Energia ziemi
Energia naszej planety jest również wykorzystywana przez człowieka na własne potrzeby, przy jej pomocy można ogrzać dom lub podgrzać wodę, a także wyprodukować energię elektryczną.
- Energia geotermalna.
W niektórych regionach naszej planety po prostu wybucha ciepło wewnętrzne, co wyraża się aktywnością sejsmiczną, erupcjami wulkanów i obecnością gejzerów. W takich miejscach kwestie ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę rozwiązuje się dość prosto i nie wymagają specjalnego opisu, a nie wszyscy wiedzą o wytwarzaniu energii elektrycznej w ten sposób.
Aby pozyskać energię elektryczną, budowana jest elektrownia geotermalna, w której jako źródło energii wykorzystywana jest turbina parowa, napędzana parą, pozyskiwana lub przetwarzana z energii cieplnej ziemi.
Rodzaje i metody konwersji pary wodnej mogą być różne, co wynika z głębokości wód geotermalnych i ich właściwości chemicznych, a także wskaźników termicznych.
- Pompa ciepła.
Pompa ciepła to urządzenie techniczne, które umożliwia wykorzystanie ciepła z różnych naturalnych źródeł do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody.
Istnieje kilka typów takich jednostek, różniących się pierwotnym źródłem energii i sposobem jej przekazywania do konsumenta: „powietrze-woda” i „powietrze-powietrze”, „woda-woda” i „woda-powietrze” oraz „woda-grunt”.
Działanie pompy ciepła woda / woda pokazane na rysunku jest następujące:
- w dobrze, znajdujący się obok wiejskiego domu, umieszczony jest obwód zewnętrzny, w którym krąży płyn chłodzący;
- budynek jest umieszczony Pompa ciepłado którego podłączony jest obwód zewnętrzny;
- podczas przechodzenia przez pompę czynnik chłodzący z obwodu zewnętrznego oddaje ciepło czynnikowi chłodzącemu krążącemu w obwodzie wewnętrznym pompy ciepła, podczas gdy chłodziwo odparowuje;
- obwód wewnętrzny budynku jest również podłączony do pompy ciepła, przez którą krąży również nośnik ciepła;
- Czynnik chłodniczy cyrkulujący przez pompę ciepła trafia do parownika, gdzie odparowuje, a uwolniona w tym momencie energia cieplna przekazywana jest do czynnika grzewczego obiegu grzewczego lub CWU budynku.
Powiązany artykuł:
Pompa ciepła do ogrzewania domu umożliwia podgrzewanie akumulatorów w sposób przyjazny dla środowiska, bezpieczny i bezpłatny. Zasada działania i urządzenie, kryteria doboru, przegląd producentów i modeli - przeczytaj publikację.
Biopaliwa
Drewno opałowe jest powszechnie znanym rodzajem biopaliwa, ale ze względu na fakt, że lasy nie są dostępne we wszystkich regionach i muszą być używane bardzo ostrożnie, nie należy ich traktować w czystej postaci jako alternatywnego i łatwo odnawialnego paliwa.
Alternatywne i odnawialne źródła energii obejmują następujące rodzaje biopaliw:
- solidny - brykiety i granulki opałowe (pellety) z trocin i odpadów drzewnych, torfu;
- ciekły - bioetanol i biobutanol, biometanol i biodiesel;
- gazowy - biogaz i biowodór.
Brykiety i pelety paliwowe są wytwarzane na specjalnym sprzęcie, a do ich spalania są używane kotły na paliwo stałewyposażone w specjalne ruszty zapewniające ich spalanie.
Paliwo płynne uzyskuje się w specjalnych przedsiębiorstwach poprzez przetwarzanie oryginalnych surowców roślinnych. Biogaz jest również wytwarzany w wyniku przetwarzania odpadów organicznych i może służyć do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. W tym celu powstały gaz jest spalany, a powstałe ciepło jest zużywane do dostarczania ciepła i dostarczania ciepłej wody, a także do wytwarzania pary, co zapewnia działanie specjalnej turbiny wytwarzającej prąd elektryczny.
Alternatywne źródła energii dla prywatnego domu
Prawie wszystkie powyższe źródła energii alternatywnej można wykorzystać do budowy domu prywatnego lub innej konstrukcji, jedynym wyjątkiem może być produkcja biopaliwa płynnego, co wynika z wysokich kosztów sprzętu potrzebnego do jego produkcji. Instalacje alternatywnych źródeł energii wykorzystywanych na własne potrzeby mogą wyglądać inaczej, poniżej przykłady już zrealizowanych projektów instalacji energii odnawialnej:
- Energia słoneczna.
Elektrownie słoneczne są produkowane w naszym kraju i wielu rozwiniętych technicznie krajach świata. Różne modele różnią się charakterystyką techniczną, żywotnością i kosztami, dlatego zawsze istnieje możliwość wyboru stacji zgodnie z potrzebami i możliwościami finansowymi. Oto kilka opcji, które zostały z powodzeniem wdrożone na rynku krajowym.
Informacje zwrotne na temat modelu elektrowni słonecznej „Аbi-solar” o mocy 7,5 kW:
Kolektory słoneczne są również wykorzystywane w naszym kraju do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody do domów, jednak trend ten jest najbardziej rozwinięty w regionach południowych, gdzie klimat pozwala na korzystanie z takich instalacji niemal przez cały rok.
Oto niektóre z tych zastosowań.
Informacja zwrotna o układzie słonecznym Atmosphere, stworzonym na podstawie kolektora SVK-Nano-30:
- Instalacje wiatrowe.
Generatory wiatrowe są rzadziej spotykane wśród zwykłych konsumentów niż elektrownie słoneczne, a powodem tego jest niskie obciążenie wiatrem w najbardziej zaludnionych regionach naszego kraju. Niemniej jednak w Internecie można znaleźć zdjęcia i referencje dotyczące udanego wykorzystania takich instalacji.
Informacje zwrotne na temat użytkowania farmy wiatrowej:
- Pompa ciepła.
Niewiele osób jest zaznajomionych z tego typu urządzeniami, ale stopniowo, ze względu na spadek kosztów pomp ciepła, powoli podbijają rynek alternatywnych źródeł energii. Oto niektóre z pomyślnie zakończonych projektów.
- Produkcja biogazu.
Produkcja biogazu może odbywać się posiadając wiejską rezydencję, ale jednocześnie należy pamiętać o przestrzeganiu reżimu temperaturowego podczas jego produkcji i nieprzyjemnego zapachu powstającego podczas fermentacji biomasy. Na takie instalacje mogą sobie pozwolić mieszkańcy południowych regionów zajmujący się rolnictwem, bo to odpady roślinne służą jako surowiec do produkcji tego rodzaju paliwa alternatywnego.
Czy istnieje przyszłość dla alternatywnych źródeł energii?
To, czy istnieje przyszłość dla alternatywnych źródeł energii, to pytanie, które interesuje wielu energetyków, ekologów i po prostu aktywnych obywateli naszego kraju, a odpowiedź jest jednoznaczna - TAK, jest przyszłość. W naszym kraju w 2009 roku został przyjęty i jest z sukcesem wdrażany program rozwoju energetyki alternatywnej w Rosji sformułowany jako „Główne kierunki polityki państwa w zakresie poprawy efektywności energetycznej elektroenergetyki w oparciu o wykorzystanie odnawialnych źródeł energii na okres do 2020 roku”. Ponadto państwo wspiera przedsiębiorstwa w realizacji programu International Finance Corporation (IFC) na rzecz rozwoju odnawialnych źródeł energii. Na poziomie legislacyjnym tworzone są dźwignie ekonomiczne promujące rozpowszechnianie „zielonej” energii, wyrażające się w ustalaniu preferencyjnych taryf i pomocy finansowej na budowę, zachęt podatkowych i rekompensaty części kosztów kredytu budowy.
Przykładem takiej pomocy jest wprowadzenie tzw. „Zielonej taryfy” na energię elektryczną. Jej istota polega na tym, że wartości tej taryfy są wyższe niż wartości organizacji energetycznych, stąd państwo stymuluje rozwój energetyki alternatywnej na określonym terytorium. Taryfa umożliwia odbiorcom indywidualnym oraz przedsiębiorstwom posiadającym alternatywne elektrownie częściowe zrekompensowanie kosztów ich zakupu i instalacji poprzez sprzedaż nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej do sieci zewnętrznej po wyższych cenach. Obecnie rosyjski rząd zatwierdził zasady takiej implementacji i przygotował projekty uchwał określających warunki świadczenia „zielonej taryfy”. Ustawa, zgodnie z którą takie działania będą prowadzone, jest opracowywana przez Ministerstwo Energii, Ministerstwo Rozwoju i Federalną Służbę Antymonopolową i ma zostać przekazana do rozpatrzenia Dumie Państwowej w 2018 roku.
Alternatywna energia do domu zrób to sam
Jeśli masz wolny czas, chęć, a także umiejętność pracy narzędziem ręcznym, możesz stworzyć instalacje, przy pomocy których możesz wykorzystać alternatywne źródła na swoje potrzeby, zarówno w postaci energii elektrycznej, jak i cieplnej.
Dotyczy to wszystkich powyższych rodzajów energii alternatywnej:
- wytwarzanie energii słonecznej - można samodzielnie wykonać panele słoneczne korzystając z fotokomórek fabrycznych, zmontować sterownik i falownik, a także wykonać kolektor słoneczny;
- turbiny wiatrowe - urządzenia elektroniczne (sterownik, falownik) montuje się analogicznie jak w przypadku stacji solarnych z fabrycznych części zamiennych, a generator wiatrowy dość łatwo wykonuje się ze złomu i części z samochodów;
- mikroelektrownia wodna - może być również wykonany z części samochodowych, motocyklowych i istniejących materiałów, jedynym warunkiem udanej budowy będzie obecność zbiornika, w którym powinna zostać umieszczona turbina;
- biogazownia - każdy wieśniak jest w stanie zebrać, będą to warunki: - obecność wymaganej ilości biomasy i temperatura otaczającego powietrza, pozwalająca na zajście procesu jej fermentacji.