Альтернативные источники энергии

alternativnye-istochniki-energii-dlya-doma

Альтернативные источники энергии

О бесконечности природных ресурсов, таких как нефть, газ, уголь говорить не приходится – они исчерпываются из года в год. Отсюда и возникает постоянное увеличение стоимости энергии – каждый домовладелец знает об этих неприятных известиях. Также, не будет секретом тот факт, что отъехав от больших городов на несколько сотен километров, можно найти негазифицированные поселки, деревни. Встречаются даже участки без электрического тока, несмотря на все достижения человечества. Такая несправедливость, чаще всего, проявляется из-за конечной стоимости работ по подключению газа или света – не каждое село может позволить такие затраты.

В связи с этим, все больше набирают популярности такие темы, как альтернативные источники энергии. При этом, над данным вопросом задумываются как городские жители, так и владельцы частных домов. Все больше людей пытаются отойти от ресурсов, которые содержатся в земле. Сейчас, даже школьники знают о том, что высокой эффективностью обладают солнце, ветер, вода, земное ядро, если правильно наладить их преобразование. Стоит учитывать, что полученную таким методом энергию можно использовать во многих сферах – отопление, охлаждение, нагрев воды, электрификация и прочее.

Какие бывают альтернативы?

Самыми распространенными природными источниками энергоснабжения являются:

  • Солнечные панели (фотомодули).
  • Тепловые солнечные коллектора.
  • Тепловой насос.
  • Ветряные генераторы.

Если позволяет бюджет, любой желающий может спокойно заказать какую-нибудь из предложенных моделей энергоснабжения, и установить её. Промышленные компании все чаще осваивают производство таких устройств, ведь спрос всегда рождает предложения. Стоит учитывать, что затраты на покупку и установку получатся немалые.

Как работают солнечные панели (фотомодули)?

Те, кто не пропускал уроки физики в школе, с легкостью ответят на этот вопрос. Благодаря фотоэффекту, получается преобразование солнечного света в электроэнергию. Выглядит это следующим образом – оказываясь на устройстве, происходит высвобождение электронов из солнечного света. Подключенный аккумулятор, из-за избыточного заряда, будет накапливать ток, и в дальнейшем, распространять на потребители.

Схемы устройств

Как известно, прогресс не стоит на месте, а значит, устройства, для преобразования солнечной энергии все время модифицируются и обретают новые функции. Многие из тех, кто разбирается в электротехнике, с радостью сами совершенствуют готовые конструкции. Они также принимают участие на различных форумах, где представляют всем свои новые схемы.

В основе солнечных батарей лежит специализированные кристаллы. Их задача – улавливать солнечный свет. К сожалению, изготовлением таких деталей занимаются предприятия, поэтому самому их сделать не получится. Стоит учитывать их хрупкость, а значит, потребуется бережное использование.

Сейчас, можно выделить две разновидности этих элементов – монокристалл и поликристалл. Первый вид прослужит дольше, а эффективность держится на уровне до 25%. Поликристаллические конструкции ломаются чаще, и имеют лишь 17% полезного действия. Несмотря на это, монокристаллу нужен стабильный поток солнечных лучей – при наличии туч и облаков, они принесут мало пользы. Поликристалл менее зависим от погодных условий.

«Захваченная» энергия преобразуется в электроэнергию, которую каждый потребитель может использовать на свое усмотрение. Однако доступно не только электричество – не менее актуальным остается нагрев воды. Теперь, можно подытожить  все особенности солнечных панелей. Среди достоинств можно отметить:

  • Неисчерпаемость.
  • Отсутствие вреда для окружающей среды во время использования.
  • Постоянное развитие.
  • Автоматизация.

Среди недостатков, стоит сказать о высокой цене на подобные устройства. Также, природа получает, хоть и незначительный, но урон при изготовлении и утилизации. В дополнение, низкая эффективность одной панели – для получения достаточного количества энергии, понадобится много устройств и большая площадь для установки.

Как используются тепловые солнечные коллекторы

Для создания примитивного солнечного коллектора, нужна металлическая черная пластина и прозрачная жидкость. Возвращаясь к школьным занятиям по физике, напоминаем, что черный предмет нагревается значительно больше, чем светлый. Передвигая воду насосом, получается охлаждение пластины и нагревание жидкости. Добавляя эту систему к холодной воде, получается нагревательный элемент. Использовать его можно для получения горячей воды или нагревания радиаторов. Это устройство может быть трех видов – воздушное, плоское и трубчатое.

Первый тип делается из черного листа металла, закрывается стеклянной панелью. Таким образом, происходит воздушная циркуляция. Полученный теплый воздух можно направить на обогрев помещения или сушение вещей. Эта схема получается достаточно простой и дешевой, однако требуется принудительная циркуляция воздуха.

Самым популярным видом являются плоские тепловые панели. Его принцип работы мы использовали в качестве типового, чуть раньше. Коллектор получается недорогим и простым. Негативные стороны также имеются – с понижением уличной температуры возрастает потеря поглощенного тепла через саму панель. Эффективность плоских тепловых панелей достигает более 70%.

Трубчатые тепловые панели представляет собой несколько вакуумных труб из стекла, которые располагаются в ряд. Внутри находится светопоглощающий материал. Трубки объединены коллектором, и через все это проходит вода. Полученная энергия может передавать косвенным или прямым методом. Благодаря вакууму в трубках значительно возрастает эффективность (более 80%!). Опять же, такой коллектор получается надежным и простым, но потребует значительные денежные вложения. Такой тип коллекторов значительно эффективнее зимой, а в целом за год эффективнее плоского где-то на 20%.

Тепловой насос

Принцип действия заключается в переносе тепла. Построено все это, опять же, на базовых знаниях физических законов. Дело в том, что если температура предмета выше абсолютного нуля градусов (-273⁰С), значит, у него есть тепловой запас. Его количество зависит от массы и показателя теплоемкости. Таким образом, используя тепло от морей, океанов, подземных вод, воздуха, можно отапливать помещения, не вредя экологии.

Простым примером теплового насоса является кондиционер работающий на нагрев. На этом принципе основаны все типы тепловых насосов с той лишь разницей что отбор тепла делается не от воздуха, а от недр земли, грунтовых вод, рек и даже морей.

Что касается ценового вопроса – тепловой насос значительно дороже традиционных источников тепла. Но при эксплуатации, затраты энергоносители будут значительно ниже. Также, современные тепловые насосы работают на охлаждение в теплые период года.  Несмотря на это, цена на единицу устройства все равно остается высокой – нужно грамотно рассчитать, что будет выгодно для вас, в качестве потребителя, и остановиться на лучшем.

Ветряные станции

Многие часто оценивают силу ветра по движению облаков. Хоть это в корне не верно, но это не является темой сегодняшней статьи. Ветер действительно обладает достаточной силой, чтобы давать энергию. Инженеры давно разработали ветрогенератор, который как раз выполняет задачу преобразования. Чаще всего, в конструкцию такого устройства входит  генератор, высокая опора, лопасти для улавливания воздушных масс, батарея и электроника. Последняя составная часть помогает управлять генератором.

Действует ветряк достаточно просто – благодаря вращающимся лопастям, получается механическое воздействие на трансмиссию, валы который также начинают вращение. Та, в свою очередь, присоединена к генератору переменного тока. Располагаются эти два устройства в одной конструкции, которая получила название гондола. Иногда, встречаются поворотные схемы.

Также, имеется повышающий трансформатор и управляющая автоматика – все это подключается к генератору. Трансформатор повышает показатель напряжения, и оно поступает конечному потребителю, роль которого могут выступать различные абоненты. Это может быть производственное предприятие или единичный объект. Стоит понимать, что здесь идет прямая зависимость – чем больше потребление, тем больше нужно генераторов. И не всегда выгодно занимать огромную площадь ветряками, чтобы запитать несколько домов.

Опять же, обращаясь к научному прогрессу, конструкция ветрогенератора совершенствуется уже долгое время. Горизонтальная ось вращения, которая чаще всего встречается вам, требует много свободного места. Используя вертикальное решение, можно сэкономить пространство, однако максимальная работоспособность будет при сильном ветре. Таким образом, можно привести особенности ветряной системы. Среди положительных сторон, стоит отметить экологически чистую работу, автоматизацию и возобновляемость ресурса, то есть, ветра. Конечно же, не обходится здесь без недостатков, в виде высокой стоимости, шумовом загрязнении и нужда в больших площадях. Кроме того, данный тип генератора не будет работать во время отсутствия ветров.

/ Без рубрики