Алтернативна енергија за дом: преглед нестандардних извора енергије

Увод

Целокупна савремена светска економија зависи од богатства акумулираног у време диносауруса: нафте, гаса, угља и других фосилних горива. Већина активности у нашим животима, од вожње подземном железницом до грејања котла у кухињи, на крају захтева спаљивање овог праисторијског наслеђа. Главни проблем је што ови лако доступни извори енергије нису обновљиви. Пре или касније, човечанство ће испумпати сву нафту из недра земље, сагорети сав гас и ископати сав угаљ. Чиме ћемо онда загрејати чајнике?

Такође не треба заборавити на негативан утицај сагоревања горива на животну средину. Повећање садржаја гасова стаклене баште у атмосфери доводи до повећања просечне температуре на целој планети. Производи сагоревања горива загађују ваздух. То посебно добро осећају становници великих градова.

Сви размишљамо о будућности, чак и ако ова будућност не иде са нама. Глобална заједница је одавно препознала ограничења фосилних горива.И негативан утицај њиховог коришћења на животну средину. Водеће државе већ спроводе програме за постепени прелазак на еколошки прихватљиве и обновљиве изворе енергије.

Широм света човечанство тражи и постепено уводи замене за фосилна горива. Већ дуже време широм света раде соларне, ветровне, плимне, геотермалне и хидроелектране. Чини се, шта нас управо сада спречава да уз њихову помоћ обезбедимо све потребе човечанства?

У ствари, алтернативна енергија има много проблема. На пример, проблем географске дистрибуције енергетских ресурса. Ветроелектране се граде само у крајевима где често дувају јаки ветрови, соларни – где је минималан број облачних дана, хидроелектране – на великим рекама. Уље, наравно, такође није свуда доступно, али га је лакше испоручити.

Други проблем алтернативне енергије је нестабилност. На ветропарковима производња зависи од ветра, који стално мења брзину или се потпуно зауставља. Соларне електране не раде добро по облачном времену и уопште не раде ноћу.

Ни ветар ни сунце не воде рачуна о потребама потрошача енергије. Истовремено, излаз енергије термо или нуклеарне електране је константан и лако се регулише. Решење овог проблема може бити само изградња огромних складишта енергије за стварање резерве у случају ниске производње. Међутим, ово у великој мери повећава цену целог система.

Због ових и многих других потешкоћа, развој алтернативне енергије у свету успорава. Сагоревање фосилних горива је и даље лакше и јефтиније.

Међутим, ако у размерама глобалне економије алтернативни извори енергије не дају много користи, онда у оквиру индивидуалне куће могу бити веома атрактивни.Већ сада многи осећају стално повећање тарифа за струју, топлоту и гас. Сваке године енергетске компаније улазе дубље у џеп обичних људи.

Стручњаци међународног ризичног фонда И2БФ представили су први преглед тржишта обновљиве енергије. Према њиховим прогнозама, за 5-10 година алтернативне енергетске технологије ће постати конкурентније и распрострањене. Већ сада се јаз у цени алтернативне и конвенционалне енергије брзо смањује.

Трошкови енергије се односе на цену коју алтернативни произвођач енергије жели да добије како би надокнадио своје капиталне издатке током трајања пројекта и обезбедио повраћај од 10% на уложени капитал. Ова цена ће такође укључити трошкове финансирања дугова, пошто је већина њих у великој мери задужена.

Дати графикон илуструје процену различитих врста алтернативне и традиционалне енергије у ИИ кварталу 2011. године (Сл. 1).

Према горе наведеним цифрама, геотермална енергија, као и енергија добијена сагоревањем смећа и депонијског гаса, има најнижу цену од свих врста алтернативне енергије. У ствари, они већ могу директно да конкуришу традиционалној енергетици, али им је ограничавајући фактор ограничен број места на којима се ови пројекти могу реализовати.

За оне који желе да се ослободе од хирова енергетских инжењера, који желе да допринесу развоју алтернативне енергије, који само желе да мало уштеде на енергији, ова књига је написана.

Из књиге В. Германовицх, А. Турилин “Алтернативни извори енергије.Практични дизајни за коришћење енергије ветра, сунца, воде, земље, биомасе.

Наставите да читате овде

Развој нетрадиционалних извора

Нетрадиционални извори енергије укључују:

• енергија сунца;
• енергија ветра;
• геотермални;
• енергија морске плиме и таласа;
• биомаса;
• нископотенцијална енергија животне средине.

Чини се да је њихов развој могућ због свеприсутне дистрибуције већине врста; такође се може приметити њихова еколошка прихватљивост и одсуство оперативних трошкова за компоненту горива.

Међутим, постоје неки негативни квалитети који спречавају њихову употребу у индустријским размерама. Ово је ниска густина флукса, која приморава употребу инсталација "пресретања" велике површине, као и варијабилност током времена.

Све ово доводи до чињенице да такви уређаји имају високу потрошњу материјала, што значи да се повећавају и капиталне инвестиције. Па, процес добијања енергије због неког елемента насумице повезаног са временским условима изазива много невоља.

Други најважнији проблем је "складиштење" ове енергетске сировине, јер постојеће технологије складиштења електричне енергије не дозвољавају да се то ради у великим количинама. Међутим, у домаћим условима, алтернативни извори енергије за дом постају све популарнији, па хајде да се упознамо са главним електранама које се могу инсталирати у приватном власништву.

Да ли је све тако глатко?

Чини се да је таква технологија за напајање приватне куће одавно требало да избаци традиционалне централизоване методе снабдевања енергијом са тржишта.Зашто се ово не деси? Постоји неколико аргумената који сведоче не у корист алтернативне енергије. Али њихов значај се одређује на индивидуалној основи - за неке власнике сеоских кућа, неки недостаци су релевантни, а други уопште нису од интереса.

За велике сеоске викендице, не превише висока ефикасност инсталација алтернативне енергије може постати проблем. Наравно, локални соларни системи, топлотне пумпе или геотермалне инсталације не могу се поредити са продуктивношћу чак ни најстаријих хидроелектрана, термоелектрана, а још више нуклеарних електрана, али се овај недостатак често минимизира уградњом две или чак три система, који користе више енергије. Последица овога може бити још један проблем - за њихову уградњу биће потребна већа површина, коју није могуће издвојити у свим пројектима кућа.

За несметано снабдевање броја кућних апарата и система грејања који је познат савременој кући, потребна је велика енергија. Дакле, пројекат треба да предвиди такве изворе који могу произвести такву снагу. А ово захтева солидну инвестицију - што је опрема моћнија, то је скупља.

Поред тога, у неким случајевима (на пример, када се користи енергија ветра), извор можда не гарантује константност производње енергије. Због тога је неопходно опремити сву комуникацију са уређајима за складиштење. Обично се у ту сврху уграђују батерије и колектори, што подразумева све исте додатне трошкове и потребу да се у кући издвоји више квадратних метара.

Енергија ветра

Наши преци су одавно научили да користе енергију ветра за своје потребе. У принципу, од тада се дизајн није много променио.Само је млински камен замењен погоном генератора који претвара енергију ротирајућих лопатица у електричну енергију.

Да бисте направили генератор, биће вам потребни следећи делови:

• генератор. Неки користе мотор из машине за прање веша, благо трансформишући ротор;
• мултипликатор;
• батерија и њен контролер пуњења;
• напонски трансформатор.

ветрогенератор

Постоји много шема за домаће ветротурбине. Сви су завршени по истом принципу.

1. Рам се склапа.
2. Окретница је инсталирана. Иза њега су монтирани ножеви и генератор.
3. Монтирајте бочну лопату са опружном спојницом.
4. Генератор са пропелером је причвршћен за оквир, затим се монтира на оквир.
5. Повежите и повежите на окретни склоп.
6. Инсталирајте струјни колектор. Повежите га са генератором. Жице воде до батерије.

Савет. Број лопатица зависиће од пречника пропелера, као и од количине произведене електричне енергије.

Главне врсте алтернативних извора енергије

Недавно су многе нетрадиционалне опције за добијање енергије практично испробане. Статистика каже да је ипак реч о хиљадитим деловима процента потенцијалног коришћења.

Типичне потешкоће са којима се развој алтернативних извора енергије неизбежно сусреће су потпуне празнине у законима већине земаља у погледу експлоатације природних ресурса као државног власништва. Проблем неизбежног опорезивања алтернативне енергије уско је повезан са недостатком законске разраде.

Размотрите 10 најчешће коришћених алтернативних извора енергије.

Ветар

Човек је одувек користио енергију ветра. Ниво развоја савремених технологија нам омогућава да га учинимо готово непрекидним.

Истовремено, струја се производи помоћу ветрењача, сличних млиновима, специјалних уређаја. Пропелер ветрењаче преноси кинетичку енергију ветра генератору који производи струју помоћу ротирајућих лопатица.

Овакви ветропаркови су посебно чести у Кини, Индији, САД и западноевропским земљама. Несумњиви лидер у овој области је Данска, која је, иначе, пионир енергије ветра: прве инсталације су се овде појавиле крајем 19. века. Данска на овај начин затвара до 25% укупне потражње електричне енергије.

Крајем 20. века Кина је једино уз помоћ ветротурбина могла да обезбеди струју планинским и пустињским регионима.

Коришћење енергије ветра је можда најнапреднији начин производње енергије. Ово је идеална варијанта синтезе, у којој се комбинују алтернативна енергија и екологија. Многе развијене земље света стално повећавају удео тако произведене електричне енергије у свом укупном енергетском билансу.

Нед

Покушаји да се сунчево зрачење користи за добијање енергије такође су већ дуже време, што је тренутно један од најперспективнијих начина за развој алтернативне енергије. Сама чињеница да сунце на многим географским ширинама планете сија током целе године, преносећи на Земљу десетине хиљада пута више енергије него што је потроши читаво човечанство за годину дана, инспирише активно коришћење соларних станица.

Већина највећих станица налази се у Сједињеним Државама, укупно се соларна енергија дистрибуира у скоро стотину земаља. За основу су узете фотоћелије (претварачи сунчевог зрачења) које се комбинују у соларне панеле великих размера.

Топлота Земље

Топлота земаљских дубина претвара се у енергију и користи за људске потребе у многим земљама света. Топлотна енергија је веома ефикасна у областима вулканске активности, местима где има много гејзира.

Лидери у овој области су Исланд (главни град земље Рејкјавик је у потпуности снабдевен геотермалном енергијом), Филипини (учешће у укупном билансу је 20%), Мексико (4%) и САД (1%).

Ограничење употребе овог типа извора је због немогућности транспорта геотермалне енергије на даљину (типичан локални извор енергије).

У Русији још увек постоји једна таква станица (капацитета - 11 МВ) на Камчатки. На истом месту је у изградњи нова станица (капацитета 200 МВ).

Десет најперспективнијих извора енергије у блиској будућности укључује:

• соларне станице које се налазе у свемиру (главни недостатак пројекта су огромни финансијски трошкови);
• мишићна снага особе (потражња, пре свега - микроелектроника);
• енергетски потенцијал осека и осека (недостатак је висока цена изградње, гигантске флуктуације снаге по дану);
• контејнери за гориво (водоник) (потреба за изградњом нових бензинских пумпи, висока цена аутомобила који ће их пунити);
• брзи нуклеарни реактори (горивне шипке уроњене у течни На) ​​– технологија је изузетно перспективна (могућност поновног коришћења истрошеног отпада);
• биогориво - већ широко користе земље у развоју (Индија, Кина), предности - обновљивост, еколошка прихватљивост, недостатак - коришћење ресурса, земљиште намењено за производњу усева, ходање стоке (поскупљење, недостатак хране);
• атмосферски електрицитет (акумулација енергетског потенцијала муње), главни недостатак је покретљивост атмосферских фронтова, брзина пражњења (сложеност акумулације).

Коришћење енергије ветра и сунца

Ветротурбине у системима грејања

Кинетичка енергија ветра се обично користи за напајање зграда, али моћни модели у условима блиским идеалним могу обезбедити барем делимично грејање.

Ако не узмете у обзир почетне трошкове, онда за потрошача резултирајућа електрична енергија не кошта ништа.

Веома је важно да помоћни ресурси нису потребни за рад ветрогенератора, они функционишу аутономно све време. Ове инсталације као помоћни извори енергије успешно се интегришу у системе у којима су други типови грејних уређаја главни. Ови агрегати, као помоћни извори енергије, успешно се интегришу у системе у којима су други типови грејних уређаја главни.

Ове инсталације као помоћни извори енергије успешно се интегришу у системе у којима су други типови грејних уређаја главни.

Постоји много типова дизајна ветрењача, али се обично деле у две широке категорије:

1. Хоризонталне ветротурбине са лопатицама типа пропелера. Ове јединице су продуктивније (стопа искоришћења енергије ветра до 52%), стога су погодније за потребе грејања, али имају низ оперативних и потрошачких ограничења.
2. Ветрогенератори са вертикалном осом ротације. Ове турбине су релативно слабе снаге (КИЕВ мање од 40%), али не захтевају оријентацију на ветар, могу да користе не само ламинарне, већ и турбулентне токове, почињу да стварају струју чак и при малим брзинама.Лакше их је одржавати јер је генератор близу земље, а не на јарболу у гондоли.

Ево неких недостатака коришћења ветрењача за грејање:

• Високи капитални трошкови. Више од 70 одсто средстава троши се на помоћне елементе: батерије, инвертер, аутоматику управљања, инсталационе конструкције. Улагања се исплате тек после неколико деценија.
• Ниска ефикасност - мала снага. Поред тога, део енергије се губи у процесу претварања електричне енергије у топлоту.
• Терен захтева сталне ветрове велике брзине. Енергија је нестабилна, веома зависи од времена и годишњег доба, захтева редовно праћење и акумулацију.
• Опрема заузима пуно простора.
• Ветротурбине стварају велику буку током рада.

Соларни системи врше директно загревање расхладне течности или претварају енергију фотонапонским методом. У првој опцији, сунчеви зраци загревају воду / антифриз (у неким моделима - ваздух), који се транспортује у просторије и одаје топлоту кроз радијаторе. У другом случају, фотони светлости се трансформишу у електричну енергију која напаја конвенционалне уређаје за грејање на струју (бојлери, грејалице, грејани подови).

Сходно томе, постоје две врсте уређаја:

• Соларни колектори. Систем се састоји од кола за циркулацију расхладне течности, акумулационог резервоара и самог колектора. У зависности од дизајна, разликују се колектори: равни, вакуумски и ваздушни (ваздух се користи као расхладно средство).
• Соларни панели. Инсталација се састоји од панела са фотоћелијама, контролера и инвертера.Батерија генерише једносмерну струју од 24 или 12 волти, која се скупља у батерије и након претварања инвертора у наизменичну струју (220 В), напаја се у утичнице.

Постоји неколико недостатака соларних инсталација. Пре свега, зависност од метеоролошких фактора и цикличности (сезонске и дневне). Батерије имају ниску ефикасност да би обезбедиле велику количину стабилне енергије, морају заузимати велику површину и бити опремљене скупим пуњивим батеријама, које се често морају мењати. Недостатак колектора је њихова зависност од електричне енергије (за рад пумпе или вентилатора), или, на пример, опасност од смрзавања расхладне течности.

Алтернативна енергија у светским размерама

Статистика о употреби АЕС-а у свету, чини се, даје разлога за оптимизам. У ЕУ је количина електричне енергије из обновљивих извора у 2017. премашила ону добијену из термоелектрана на угаљ. У 2018. години њихов удео у односу на остале „прљаве“ ресурсе повећан је са 30% на 32,3%.

У 2018. години, први пут у 40 година рада соларних и ветроелектрана, њихов глобални капацитет је достигао 1 терават (1000 ГВ), наводи се у јулском извештају. 90% капацитета појавило се тек у последњих 10 година.

Постоје три главна проблема са АИЕ:

1. Они промовишу своју употребу политике, а крајњи потрошач плаћа „зелену“ енергију из свог џепа. Индиректни порези на увођење обновљивих извора енергије чине значајан дио тарифе. Критичари су више пута говорили да су стимулативне тарифне субвенције превисоке и да ће трошкови пре или касније изазвати негативну реакцију потрошача.

1. Такви ресурси се могу назвати сигурним само на позадини традиционалних извора производње електричне енергије. Показало се да су ветротурбине способне да истребе инсекте.Производња скоро свих оваквих инсталација је штетна по животну средину. Соларни панели су посебно „прљави” због емисија из производње соларног силицијума.

1. И поред тога што удео обновљивих извора енергије у глобалној енергетској „пити” расте, они и даље не могу да конкуришу традиционалним изворима. Неисплативо их је користити, опрема захтева велике капиталне издатке са неупоредиво малим повратом, па стога, уз смањење државне подршке, потражња за ОИЕ одмах пада. Чак је и ауторитативно немачко издање Дие Велт признало да је „посао са ветрењачама у дубоком нокауту“.

Закључци и користан видео на тему

Видео о комбиновању алтернативних извора за производњу електричне енергије у малој сеоској кући:

Видео о изради генератора ветра сопственим рукама ће вам помоћи да лако разумете принципе уређаја:

Кратак видео о коришћењу топлотне пумпе:

Видео снимак о добијању биогаса:

Сасвим је могуће одбити традиционалне изворе грејања. Да бисте то урадили, морате пажљиво одабрати алтернативу или комбиновати неколико, на основу карактеристика подручја, подручја ваше сеоске куће и локалног подручја.

Енергија сунца, земље, снага ветра, одлагање кућног отпада биљног и животињског порекла сасвим су способни да постану достојна замена за гас, угаљ, огревно дрво и плаћену струју.

Да ли користите неки од алтернативних извора енергије за кућну употребу? Поделите колико вас је коштало састављање јединице и колико се брзо исплатило.

Или је можда неко од ваших пријатеља опремио своју сеоску кућу на обновљиве изворе? Коришћење соларног панела или топлотне пумпе као независног извора топлоте, топле воде и струје?