Domov, design, rekonstrukce, výzdoba. Dvůr a zahrada. Svýma rukama

Aby se vyřešil problém omezených fosilních paliv, výzkumníci po celém světě pracují na vytvoření a komercializaci alternativních zdrojů energie. A nemluvíme jen o známých větrných turbínách a solárních panelech. Plyn a ropa mohou být nahrazeny energií z řas, sopek a lidských kroků. Společnost Recycle vybrala deset nejzajímavějších a k životnímu prostředí nejšetrnějších zdrojů energie budoucnosti.

Jouly z turniketů

Turnikety u vchodu do nádraží projdou denně tisíce lidí. Najednou přišlo několik výzkumných center po celém světě s myšlenkou využití toku lidí jako inovativního generátoru energie. Japonská společnost East Japan Railway Company se rozhodla vybavit generátory každý turniket na nádražích. Instalace funguje na vlakovém nádraží v tokijské čtvrti Shibuya: v podlaze pod turnikety jsou zabudovány piezoelektrické prvky, které generují elektřinu z tlaku a vibrací, které dostávají, když na ně lidé stoupnou.

Další technologie „energetického turniketu“ se již používá v Číně a Nizozemsku. V těchto zemích se inženýři rozhodli využít nikoli efektu lisování piezoelektrických prvků, ale efektu tlačení klik turniketů nebo dveří turniketů. Koncept nizozemské společnosti Boon Edam spočívá v nahrazení standardních dveří u vchodu do nákupních center (které obvykle fungují pomocí systému fotobuněk a začnou se samy otáčet) dveřmi, které musí návštěvník zatlačit a tím vyrábět elektřinu.

Takové dveře generátoru se již objevily v nizozemském centru Natuurcafe La Port. Každý z nich vyrobí ročně asi 4600 kilowatthodin energie, což se na první pohled může zdát zanedbatelné, ale slouží jako dobrý příklad alternativní technologie výroby elektřiny.

Omezené přírodní zásoby a rostoucí obtížnost těžby fosilních paliv spolu s globálním znečištěním životního prostředí tlačí lidstvo k úsilí o nalezení obnovitelných alternativních zdrojů energie. Spolu se snižováním škod na životním prostředí se očekává, že nové energetické zdroje budou mít ukazatele minimálních nákladů pro všechny cykly dopravy, zpracování a výroby.

Účel alternativních zdrojů energie

Jako zcela obnovitelný zdroj či fenomén alternativní zdroj energie zcela nahrazuje zdroj tradiční, pracující na, popř. Lidstvo využívá různé zdroje energie již dlouhou dobu, ale zvýšený rozsah jejich využívání způsobuje nenapravitelné škody na životním prostředí. Vede k uvolňování velkého množství oxidu uhličitého do atmosféry. Vyvolává skleníkový efekt a přispívá ke zvyšování globální teploty. Lidé sní o prakticky nevyčerpatelném nebo zcela obnovitelném zdroji energie a hledají perspektivní způsoby, jak získat, využít a následně převést energii. Samozřejmě s přihlédnutím k ekologickému aspektu a hospodárnosti nových, netradičních zdrojů.

Naděje spojené s netradičními zdroji energie

Význam využívání netradičních zdrojů energie bude neustále narůstat, což si vyžádá zrychlení procesů hledání a implementace. Již dnes je většina zemí na státní úrovni nucena zavádět programy, které snižují spotřebu energie, vynakládají na to obrovské peníze a snižují práva vlastních občanů.

Historii nelze vrátit zpět. Procesy společenského vývoje nelze zastavit. Lidský život již není myslitelný bez energetických zdrojů. Bez nalezení plnohodnotné alternativy k moderním standardním zdrojům energie je život společnosti nepředstavitelný a zaručeně se dostane do slepé uličky (viz)

Faktory urychlující zavádění netradičních zdrojů energie:

1. Globální ekologická krize postavená na utilitárním a bez nadsázky dravém přístupu k přírodním zdrojům planety. Skutečnost škodlivého vlivu je dobře známá a nevyvolává kontroverze. Lidstvo vkládá velké naděje při řešení rostoucího problému do alternativních zdrojů energie.
2. Ekonomický přínos, který snižuje náklady na pořízení a konečné náklady na alternativní energii. Zkrácení doby návratnosti výstavby netradičních energetických zařízení. Uvolnění velkých materiálních zdrojů a lidských zdrojů směrovaných ve prospěch civilizace (viz).
3. Sociální napětí ve společnosti způsobené poklesem kvality života, nárůstem hustoty a velikosti obyvatelstva. Ekonomická a environmentální situace, jejíž neustálé zhoršování vede k růstu různých onemocnění.
4. Konečnost a stále větší složitost těžby fosilních paliv. Tento trend bude nevyhnutelně vyžadovat urychlený přechod na .
5. Politický faktor, díky kterému se země jako první plně ovládla alternativní energie, stala světovou jedničkou.

Pouze uvědoměním si hlavního účelu netradičních zdrojů můžeme plně nasytit rozvíjející se lidstvo potřebnou a chtivě spotřebovanou energií.

Aplikace a perspektivy rozvoje různých typů alternativních zdrojů energie

Hlavní zdroj uspokojování energetických potřeb je v současnosti získáván ze tří typů energetických zdrojů: vody, organického paliva a atomového jádra (viz). Časem požadovaný proces přechodu k alternativním typům postupuje pomalu, ale pochopení potřeby nutí většinu zemí vyvíjet energeticky úsporné technologie a aktivněji zavádět do života svůj vlastní i globální vývoj. Každým rokem dostává lidstvo stále více obnovitelné energie ze slunce, větru a dalších alternativních zdrojů. Pojďme zjistit, jaké jsou alternativní zdroje energie.

Hlavní typy obnovitelné energie

Solární energie je považována za přední a ekologický zdroj energie. Dnes byly vyvinuty termodynamické a fotoelektrické metody, které se používají k výrobě elektřiny. Koncepce výkonu a perspektiv nanoantén je potvrzena. Slunce, které je nevyčerpatelným zdrojem energie šetrné k životnímu prostředí, může plně uspokojit potřeby lidstva.

Zajímavý fakt! Dnes je doba návratnosti solární elektrárny využívající fotovoltaické články přibližně 4 roky.

Lidé již dlouhou dobu úspěšně využívají větrnou energii a větrné turbíny. Vědci vyvíjejí nové a vylepšují stávající větrné elektrárny. Snížení nákladů a zvýšení účinnosti větrných turbín. Jsou zvláště důležité na pobřeží a v oblastech se stálým větrem. Přeměnou kinetické energie vzdušných hmot na levnou elektrickou energii již větrné elektrárny významně přispívají do energetického systému jednotlivých zemí.

Zdroje geotermální energie využívají nevyčerpatelný zdroj – vnitřní teplo Země. Existuje několik pracovních schémat, která nemění podstatu procesu. Přírodní pára se čistí z plynů a dodává se do turbín, které otáčejí elektrické generátory. Podobné instalace fungují po celém světě. Geotermální zdroje poskytují elektřinu, vyhřívají celá města a osvětlují ulice. Síla geotermální energie se však využívá velmi málo a výrobní technologie mají nízkou účinnost.

Zajímavý fakt! Na Islandu se více než 32 % elektřiny vyrábí pomocí termálních pramenů.

Slapová a vlnová energie je rychle se rozvíjející metoda přeměny potenciální energie pohybu vodních mas na elektrickou energii. Díky vysoké míře přeměny energie má tato technologie velký potenciál. Pravda, lze jej použít pouze na pobřeží oceánů a moří.

Proces rozkladu biomasy vede k uvolňování plynu obsahujícího metan. Po vyčištění se používá k výrobě elektřiny, vytápění místností a dalším potřebám domácnosti. Existují malé podniky, které plně pokrývají své energetické potřeby.

Neustálé zvyšování energetických tarifů nutí majitele soukromých domů využívat alternativní zdroje. Odlehlé pozemky domácností a soukromé farmy jsou na mnoha místech zcela zbaveny možnosti byť jen teoretického napojení na potřebné energetické zdroje.

Hlavní zdroje netradiční energie používané v soukromém domě:

• solární panely a různá provedení tepelných kolektorů napájených solární energií;
• větrné elektrárny;
• mini a mikro vodní elektrárny;
• obnovitelná energie z biopaliv;
• různé typy tepelných čerpadel využívajících teplo ze vzduchu, země nebo vody.

S využitím netradičních zdrojů dnes není možné výrazně snížit náklady na spotřebu energie. Ale neustálé zdokonalování technologií a nižší ceny zařízení jistě povedou k rozmachu spotřebitelské aktivity.

Příležitosti, které nabízejí alternativní energie

Lidstvo si nedokáže představit další vývoj bez zachování míry spotřeby energie. Pohyb tímto směrem ale vede ke zničení životního prostředí a vážně ovlivní životy lidí. Jedinou možností, která může situaci napravit, se jeví možnost využití netradičních zdrojů energie. Vědci vykreslují jasné vyhlídky a dosahují technologických průlomů v osvědčených a inovativních technologiích. Vlády mnoha zemí, které si uvědomují výhody, značně investují do výzkumu. Rozvíjí alternativní energetiku a převádí výrobní kapacity na netradiční zdroje. V této fázi vývoje společnosti je zachování planety a zajištění blaha lidí možné pouze intenzivní prací s alternativními zdroji energie.

Celosvětové využití různých druhů alternativních zdrojů energie

Efektivitu využití různých alternativních druhů energie ovlivňuje kromě potenciálu a stupně rozvoje technologií i náročnost energetického zdroje. Země, zejména ty bez zásob ropy, proto intenzivně rozvíjejí stávající zdroje netradičních energetických zdrojů.

Směr rozvoje obnovitelných zdrojů energie ve světě:

• Finsko, Švédsko, Kanada, Norsko- masivní využívání solárních elektráren;
• Japonsko- efektivní využívání geotermální energie;
• USA- výrazný pokrok v rozvoji alternativních zdrojů energie ve všech směrech;
• Austrálie- dobrý ekonomický efekt z rozvoje netradiční energetiky;
• Island- geotermální vytápění Reykjavíku;
• Dánsko- světová jednička ve větrné energii;
• Čína- úspěšná zkušenost se zaváděním a rozšiřováním sítě větrné energie, masivní využívání vodní a solární energie;
• Portugalsko- efektivní využití solárních elektráren.

Mnoho rozvinutých zemí se zapojilo do technologického závodu a dosáhlo významných úspěchů na svém vlastním území. Pravda, celosvětová produkce alternativní energie se dlouhodobě pohybuje kolem 5 % a samozřejmě vypadá depresivně.

Využívání netradičních zdrojů energie v Rusku je málo rozvinuté a ve srovnání s mnoha zeměmi je na nízké úrovni. Současnou situaci vysvětluje nadbytek a dostupnost fosilních zdrojů energie. Pochopení nízké produktivity této pozice a pohled do budoucnosti však zavazuje vládu, aby se tímto problémem stále více zabývala.

Objevily se pozitivní trendy. V oblasti Belgorod úspěšně funguje řada solárních panelů a plánuje se její rozšíření. Plánují se práce na zavedení bioenergie. Větrné elektrárny se spouštějí v různých regionech. Kamčatka úspěšně využívá energii z geotermálních zdrojů.

Podíl netradičních zdrojů energie na celkové energetické bilanci země se odhaduje velmi zhruba a pohybuje se kolem 4 %, má však teoreticky nevyčerpatelné možnosti rozvoje.

Zajímavosti! Kaliningradská oblast se hodlá stát lídrem ve výrobě čisté elektřiny v Rusku.

Zjevné výhody a nevýhody alternativních zdrojů energie

Alternativní zdroje energie mají nepopiratelné a výrazné výhody. A prostě vyžadují vynaložit veškeré úsilí na jejich studium.

Výhody alternativních zdrojů energie:

• environmentální aspekt (viz);
• nevyčerpatelnost a obnovitelné zdroje;
• univerzální dostupnost a široké šíření;
• snížení nákladů s dalším rozvojem technologie.

Potřeby lidstva po nepřetržité energii diktují přísné požadavky na netradiční zdroje. A je zde reálná příležitost k odstranění nedostatků dalším rozvojem technologií.

Stávající nevýhody alternativních zdrojů energie:

• možná nekonzistence v závislosti na denní době a povětrnostních podmínkách;
• neuspokojivá úroveň účinnosti;
• nedostatečně vyvinutá technologie a vysoké náklady;
• nízký jednotkový výkon jednotlivých instalací.

Nezbývá než doufat, že pokusy o nalezení ideálního, obnovitelného zdroje energie budou korunovány úspěchem. Ušetří se životní prostředí a lidé budou mít mnohem lepší kvalitu života.

Alternativní zdroje energie- to je vítr, slunce, příliv a odliv, biomasa, geotermální energie Země.

Větrné mlýny lidé odpradávna využívali jako zdroj energie. Jsou však účinné a vhodné pouze pro malé uživatele. Bohužel vítr zatím nedokáže zajistit elektřinu v dostatečném množství. Sluneční a větrná energie mají vážnou nevýhodu – dočasnou nestabilitu právě v okamžiku, kdy je nejvíce potřeba. V tomto ohledu jsou potřebné systémy akumulace energie, aby její spotřeba byla možná kdykoli, ale zatím neexistuje ekonomicky vyspělá technologie pro vytváření takových systémů.

První větrné elektrárny byly vyvinuty již v 90. letech. XIX století v Dánsku a do roku 1910 bylo v této zemi postaveno několik stovek malých instalací. Během několika let získával dánský průmysl čtvrtinu své spotřeby elektřiny z větrných generátorů. Jejich celkový výkon byl 150-200 MW.

V roce 1982 se na čínském trhu prodalo 1 280 větrných turbín a v roce 1986 11 000, které přivedly elektřinu do oblastí Číny, které ji nikdy předtím neměly.

Na počátku 20. stol. v Rusku bylo 250 tisíc rolnických větrných mlýnů s výkonem až 1 milion kW. Na místě rozemleli 2,5 miliardy liber obilí bez dálkové dopravy. Bohužel v důsledku bezmyšlenkovitého přístupu k přírodním zdrojům ve 40. letech. minulého století byla na území bývalého SSSR zničena hlavní část větrných a vodních motorů a do 50. let. téměř úplně zmizely jako „zaostalá technologie“.

V současné době se solární energie v některých zemích využívá hlavně k vytápění a ve velmi malém měřítku k výrobě energie. Přitom výkon slunečního záření dopadajícího na Zemi je 2 x 10 17 W, což je více než 30 tisíckrát více, než je současná úroveň spotřeby energie lidstva.

Existují dvě hlavní možnosti využití sluneční energie: fyzikální a biologická. Ve fyzické verzi je energie akumulována solárními kolektory, solárními články na polovodičích, nebo koncentrována soustavou zrcadel. Biologická varianta využívá sluneční energii akumulovanou během fotosyntézy v organické hmotě rostlin (obvykle dřevě). Tato možnost je vhodná pro země s relativně velkými lesními rezervacemi. Například Rakousko plánuje v příštích letech získávat až třetinu své spotřeby elektřiny spalováním dřeva. Pro stejné účely se ve Spojeném království plánuje osázet asi 1 milion hektarů půdy nevhodné pro zemědělské využití s ​​lesy. Vysazují se rychle rostoucí druhy, např. topol, který se řeže již 3 roky po výsadbě (výška tohoto stromu je cca 4 m, průměr stonku je více než 6 cm).

Problém využití netradičních zdrojů energie je v poslední době obzvláště aktuální. To je nepochybně přínosné, ačkoli takové technologie vyžadují značné náklady. V únoru 1983 začala americká společnost Arca Solar provozovat první solární elektrárnu na světě o výkonu 1 MW. Stavba takových elektráren je nákladná záležitost. Výstavba solární elektrárny schopné dodávat elektřinu asi 10 tisícům spotřebitelů v domácnostech (výkon - asi 10 MW) bude stát 190 milionů dolarů. To je čtyřikrát více než náklady na výstavbu tepelné elektrárny na tuhá paliva, a tedy třikrát více než náklady na výstavbu vodní elektrárny a jaderné elektrárny. Nicméně odborníci na studium solární energie jsou přesvědčeni, že s rozvojem technologie pro využití solární energie ceny za ni výrazně klesnou.

Větrná a solární energie jsou pravděpodobně budoucností energetiky. V roce 1995 začala Indie zavádět program na výrobu energie pomocí větru. V USA je kapacita větrných elektráren 1654 MW, v Evropské unii - 2534 MW, z toho 1000 MW se vyrábí v Německu. Největšího rozvoje v současnosti dosáhla větrná energetika v Německu, Anglii, Holandsku, Dánsku a USA (jen v Kalifornii je 15 tisíc větrných turbín). Energii získanou z větru lze neustále obnovovat. Větrné elektrárny neznečišťují životní prostředí. Pomocí větrné energie je možné elektrifikovat i ty nejvzdálenější kouty zeměkoule. Například 1600 obyvatel ostrova Desirat na Guadeloupe spoléhá na elektřinu vyráběnou 20 větrnými generátory.

Z čeho ještě můžete získat energii, aniž byste znečišťovali životní prostředí?

Pro využití energie přílivu a odlivu se obvykle staví přílivové elektrárny u ústí řek nebo přímo na mořském pobřeží. V konvenčním přístavním vlnolamu jsou otvory ponechány tam, kde voda volně proudí. Každá vlna zvyšuje hladinu vody, a tím i tlak vzduchu zbývajícího v otvorech. Vzduch „vytlačený“ horním otvorem pohání turbínu. S odchodem vlny nastává zpětný pohyb vzduchu, který se snaží vyplnit vakuum a turbína dostává nový impuls k otáčení. Podle odborníků mohou takové elektrárny využít až 45 % energie přílivu a odlivu.

Energie vln se jeví jako docela slibná forma nového zdroje energie. Například na každý metr vlnoplochy obklopující Británii na severoatlantické straně připadá v průměru 80 kW energie za rok, neboli 120 000 GW. Značné ztráty při zpracování a přenosu této energie jsou nevyhnutelné a zdá se, že pouze třetina z ní může vstoupit do sítě. Zbývající objem však stačí k zásobování celé Británie elektřinou na úrovni současných sazeb spotřeby.

Vědce láká i využití bioplynu, což je směs hořlavého plynu – metanu (60–70 %) a nehořlavého oxidu uhličitého. Obvykle obsahuje nečistoty – sirovodík, vodík, kyslík, dusík. Bioplyn vzniká jako výsledek anaerobního (bezkyslíkového) rozkladu organické hmoty. Tento proces lze v přírodě pozorovat v nížinných bažinách. Vzduchové bubliny stoupající ze dna mokřadů jsou bioplyn - metan a jeho deriváty.

Proces výroby bioplynu lze rozdělit do dvou fází. Nejprve se pomocí anaerobních bakterií vytvoří ze sacharidů, bílkovin a tuků soubor organických a anorganických látek: kyseliny (máselná, propionová, octová), vodík, oxid uhličitý. Ve druhé fázi (alkalické nebo metanové) se účastní metanové bakterie, které ničí organické kyseliny, uvolňují metan, oxid uhličitý a malé množství vodíku.

V závislosti na chemickém složení suroviny se při fermentaci uvolní 5 až 15 metrů krychlových plynu na metr krychlový zpracované organické hmoty.

Bioplyn může být spalován k vytápění domů, sušení obilí a může být použit jako palivo pro automobily a traktory. Svým složením se bioplyn od zemního plynu liší jen málo. Kromě toho v procesu výroby bioplynu tvoří fermentační zbytek přibližně polovinu organické hmoty. Lze jej briketovat na pevné palivo. Z ekonomického hlediska to však není příliš racionální. Fermentační zbytek se nejlépe používá jako hnojivo.

1 m 3 bioplynu odpovídá 1 litru kapalného plynu nebo 0,5 litru vysoce kvalitního benzínu. Získávání bioplynu přinese technologické výhody – ničení odpadu a energetické výhody – levné palivo.

V Indii se k výrobě bioplynu používá asi 1 milion levných a jednoduchých zařízení a v Číně je jich přes 7 milionů. Z hlediska životního prostředí má bioplyn obrovské výhody, protože může nahradit palivové dřevo, a tím chránit lesy a zabránit desertifikaci. V Evropě řada komunálních čistíren odpadních vod uspokojuje své energetické potřeby z bioplynu, který produkují.

Dalším alternativním zdrojem energie jsou zemědělské suroviny: cukrová třtina, cukrová řepa, brambory, topinambur aj. V některých zemích se z něj fermentací vyrábí kapalné palivo, zejména etanol. V Brazílii se tedy rostlinná hmota přeměňuje na ethylalkohol v takovém množství, že tato země pokrývá většinu svých potřeb pro automobilové palivo. Surovinami potřebnými k organizaci hromadné výroby etanolu jsou především cukrová třtina. Cukrová třtina se aktivně účastní procesu fotosyntézy a produkuje více energie na hektar obdělávané plochy než jiné plodiny. V současnosti je jeho produkce v Brazílii 8,4 milionu tun, což odpovídá 5,6 milionu tun nejkvalitnějšího benzínu. V USA se vyrábí biochol - palivo pro auta obsahující 10% etanolu získaného z kukuřice.

Tepelnou nebo elektrickou energii lze získat z tepla zemských hlubin. Geotermální energie je ekonomicky efektivní tam, kde je horká voda blízko povrchu zemské kůry – v oblastech aktivní sopečné činnosti s četnými gejzíry (Kamčatka, Kurilské ostrovy, ostrovy japonského souostroví). Na rozdíl od jiných primárních zdrojů energie nelze nosiče geotermální energie přepravovat na vzdálenosti přesahující několik kilometrů. Proto je zemské teplo typickým místním zdrojem energie a práce související s jeho provozem (průzkum, příprava vrtných míst, vrtání, testování vrtů, příjem tekutin, příjem a přenos energie, dobíjení, vytváření infrastruktur atd.) se provádí jako obvykle na relativně malé ploše s přihlédnutím k místním podmínkám.

Geotermální energie se ve velkém využívá v USA, Mexiku a na Filipínách. Podíl geotermální energie v energetickém sektoru na Filipínách je 19 %, v Mexiku 4 % a v USA (včetně jejího využití k vytápění „přímo“, tedy bez přeměny na elektrickou energii) asi 1 %. Celková kapacita všech amerických geotermálních elektráren přesahuje 2 miliony kW. Geotermální energie dodává teplo do hlavního města Islandu, Reykjavíku. Již v roce 1943 tam bylo vyvrtáno 32 vrtů v hloubkách od 440 do 2400 m, kterými na povrch vystupuje voda o teplotě 60 až 130 °C. Devět z těchto vrtů je dodnes v provozu. V Rusku na Kamčatce funguje geotermální elektrárna o výkonu 11 MW a další o výkonu 200 MW se staví.

Co může být lákavější než volné zdroje? Problém využívání alternativních zdrojů energie zaměstnává mysl vědců již dlouhá desetiletí. Zájem o toto téma roste přímo úměrně s nárůstem účtů za energie, z tohoto článku se dozvíte, co jsou alternativní zdroje energie, jaká existují technická a inženýrská řešení, která nás přiblíží rozumným úsporám, a také zhodnotíme vyhlídky jednotlivých oblastí.

Přečtěte si v článku:

Alternativní zdroje energie - co to je, formulace základních požadavků a definice

K takovému zařízení můžete připojit energeticky úspornou LED žárovku nebo baterii. Úložné zařízení je užitečné pro nabíjení smartphonu. Jednoduchost designu vám umožňuje realizovat takový projekt na vlastní pěst. Navíc takové inženýrské řešení nebude vyžadovat finanční náklady. Jediné, co potřebujete, je dovednost, pár hodin volného času a nějaké jednoduché lovecké vybavení.

Řešení Robinson Crusoe, i když je obecně účinné, po pečlivém prozkoumání není bez svých nevýhod:

• veverka není schopna vyvinout vysokou rychlost (otáčet velkým elektrickým motorem) k výrobě významného výkonu;
• rychlost běhu se neustále mění, takže je obtížné optimalizovat proces generování;
• hlodavec musí být krmen a náklady na ořechy s největší pravděpodobností převýší náklady na vyrobenou elektřinu.

Vtipný příklad se hodí k několika vážným závěrům:

1. Některé netradiční zdroje elektřiny by měly být odmítnuty z důvodu negativního ekonomického efektu.
2. Aby bylo srovnání možností užitečné, musí být předem stanoven minimální přijatelný výrobní výkon.
3. Každý návrh musí být zvážen s ohledem na primární a provozní náklady jako celek.

Povrchní studium možností využití alternativních zdrojů energie nám neumožní vyvodit správné závěry. V každém případě se doporučuje vzít v úvahu vlastnosti místa, kde má být konstrukce instalována, složitost instalace a běžnou údržbu. V tomto článku se zaměříme na ty nápady na využití alternativní energie pro domácnost, které můžete realizovat sami.

Hlavní typy alternativních zdrojů energie

Větrná a sluneční energie

V dnešní době se přímý pohon na servopohony nepoužívá, ale principy zůstávají stejné. Vítr otáčí velkými lopatkami ventilátoru napojeného na elektrický generátor. Aby se dosáhlo stálosti a dostatečné síly proudění vzduchu, jsou takové konstrukce zvednuty do velké výšky a instalovány na pobřeží.

Na obrázku jsou vyznačeny následující typické součásti:

1. Regulátor řídí provoz generátoru, provádí regulační a ochranné funkce.
2. Konstantní napětí z jednoho z výstupů této jednotky je přiváděno do baterií, které akumulují náboj energie pro kompenzaci parametrů větru.
3. Pomocí měniče je vytvořena standardní sinusoida 220 V pro připojení spotřebičů.
4. Pro přenos přebytečné energie do veřejných sítí za poplatek slouží speciální zařízení ATS. Používá se také jako nouzový (náhradní) zdroj energie.

Bez dalších mechanických měničů přijímají zařízení elektřinu pomocí solárních panelů. V tomto provedení je použito emf, které vzniká při ozáření oblasti nerovnovážného polovodičového p-n přechodu. Pozitivní efekt nastává, když fotony narazí na desku vyrobenou z několika vrstev křemíku různých typů.

Tento příklad zahrnuje kombinované využití několika alternativních zdrojů energie. Pro kompenzaci sníženého výkonu při slabém větru a v noci je instalována akumulátorová baterie. V případě potřeby použijte náhradní benzinový nebo naftový generátor.

Infračervené záření z hvězdy nejblíže naší planetě lze využít ke zvýšení účinnosti standardních systémů (vytápění a zásobování teplou vodou) soukromého domu. K tomu je na střeše instalována jednoduchá trubková konstrukce. Chladicí kapalina je dodávána do nepřímého topného okruhu kotle. Optimální cirkulační režim je udržován čerpadlem a řídicí jednotkou s teplotními čidly.

Tepelná energie země a vzduchu

I při silném mrazu si půda v dostatečně hluboké hloubce udržuje kladnou teplotu. Toto teplo lze použít podle následujícího schématu:

Pracovní cyklus:

• v prvním stupni (1) se nemrznoucí chladivo ohřívá hluboko v zemi a vstupuje do výměníku tepla výparníku;
• Vnitřní jednotka funguje jako podobná součást běžné chladničky (klimatizace). Pohyb chladiva po tomto okruhu zajišťuje speciální kompresor (2);
• ohřátá kapalina (3) vstupuje do topného systému. Po ochlazení v radiátorech se vrací zpět (4) ke zvýšení teploty.

Tato technika umožní celoročně bez omezení využívat alternativní zdroje z nezamrzajících nádrží. Účinnost všech instalací tohoto typu závisí na rozdílu teplot na vstupu a výstupu vnějšího okruhu.

Obnovitelné alternativní zdroje energie: co to znamená používat biopaliva jako příklad?

V obecné definici zdroje v této kategorii zahrnují ropu a uhlí. Jejich obnova však probíhá příliš pomalu i ve vztahu k době existence lidské civilizace. Pro praktickou realizaci soukromého projektu jsou vhodné jiné alternativní zdroje energie:

1. V kotlích na tuhá paliva se používá obyčejné dřevo.
2. Používají se rychle rostoucí horniny s následným sušením a zpracováním na hořlavou kapalinu.
3. Pomocí bakterií rozkládají odpad a vytvářejí bioplyn.

Z příkladu je zřejmé, že některé alternativní zdroje energie samy o sobě poskytují další bonusy. V druhém případě se drcená biomasa používá jako hnojivo. Pro zlepšení produktivity a efektivity jsou v tomto projektu instalovány dvě pracovní nádrže. Vzniklý plyn lze použít jako palivo pro generátory elektrické energie a topné kotle.

Síla vody

Za ultramoderní design není třeba přeplácet. Úplně stačí nainstalovat kolo s lopatkami, připojit jej k elektromotoru a přidat ochrannou a řídicí automatiku.

Vývoj dalších typů alternativních zdrojů energie

Tyto zdroje se používají k výrobě tepelné a elektrické energie. V tomto případě jsou procesy přeměny minimální, takže lze dosáhnout dobrých ekonomických výsledků.

Na obrázku je schematické znázornění svařovacího stroje. Tento plyn však může být použit pro pohon hořáku v topeništi kotle a pohon spalovacího motoru.

Ale následující schéma je zcela seriózní a dokonce patentovaný vzorek (oficiální patentové číslo - RU 2245606). Pečlivě si prostudujte schéma a vysvětlení, tento vývoj opět potvrzuje, že vše důmyslné je jednoduché.

Pokud si přejete, můžete se pokusit reprodukovat podobné domácí produkty. Je však třeba poznamenat, že nejčastěji některé díly nejsou tovární vzorky, ale domácí výrobky. Proto byste takové „sestavě“ měli důvěřovat opatrně.

Alternativní zdroje energie pro soukromé domy: praktická řešení s odborným komentářem

Na internetu můžete najít desítky nápadů, které jsou potenciálně vhodné k realizaci v té či oné podobě. A nyní přejdeme k diskusi o metodách, které se již v Rusku používají. Účinnost takových alternativních zdrojů energie byla prokázána praktickými testy.

Solární energie jako alternativní zdroj energie: komponenty a schémata zapojení

Solární panely

Konstrukce je založena na akumulačním principu solárních článků. Tato technologie je známá již několik desetiletí. Teprve v posledních letech se však objevují produkty cenově dostupné pro běžného spotřebitele.

Solární panely produkují stejnosměrný proud, který lze bez dodatečné přeměny použít k nabíjení baterií, napájení LED svítilen a dalších vhodných zařízení. Televizory, pračky a další zařízení jsou připojeny přes invertor, který na výstupu vytváří sinusovku 220V. Ovladač řídí přepínání a zajišťuje optimální režim nabíjení baterie.

V tabulce jsou uvedeny hlavní komponenty pro vytvoření individuálního alternativního zdroje energie. Kromě uvedených produktů budete potřebovat spojovací vodiče a upevňovací prvky. Hodně záleží na parametrech oslunění – počtu a trvání slunečných dnů. V nejjednodušší verzi je vytvořen autonomní systém se záložním diesel/benzínovým generátorem. Používají se také různé kombinace se standardními napájecími sítěmi.

Solární kolektory

Všechny alternativní zdroje energie vytvořené slavnými značkami vypadají na obrázcích atraktivně. Ale v tomto případě jsou důležité praktické parametry, nikoli estetika. V procesu studia solárních instalací byste měli věnovat pozornost následujícím nuancím:

• kompatibilita s ostatními složkami celkového systému zásobování teplem zařízení;
• standardní nastavení a ochranná zařízení;
• trvanlivost.

Aby se zabránilo přehřátí, používají se různá technická řešení. Například u kolektorů Viessmann je instalována speciální vrstva, která mění svou strukturu při teplotě +75 °C a více. To snižuje účinnost instalace a zabraňuje tvorbě páry v potrubí.

Tepelná čerpadla pro vytápění rodinných domů

Větrná energie jako alternativní zdroj energie – vlastnosti moderních generátorů

Instalace pro výrobu bioplynu

Chcete-li získat alternativní elektřinu pro soukromý dům s vlastními rukama, můžete použít tento projekt. Hlavní funkční části lze vytvořit ze standardních produktů a improvizovaných prostředků. Navíc musíte přemýšlet o způsobu, jak biomasu pohodlně naložit. Doplněním vhodného bojleru můžete vyřešit problém vytápění a přípravy teplé vody.

Pro vaši informaci! Specializovaní výrobci nabízejí sady na výrobu bioplynu na míru s předběžnou kalkulací nákladů.

Majitelé soukromých domů mají možnost výrazně snížit účty za energie nebo vůbec nevyužívat služeb dodavatelů tepla, elektřiny a plynu. Můžete dokonce zajistit značné množství zemědělství a v případě potřeby přebytky prodat. To je skutečné a někteří to již udělali. K tomu se využívají alternativní zdroje energie.

Odkud a v jaké formě můžete energii čerpat?

Ve skutečnosti se energie v té či oné formě nachází téměř všude v přírodě – slunce, vítr, voda, země – všude je energie. Hlavním úkolem je ho odtud vydolovat. Lidstvo to dělá stovky let a dosáhlo dobrých výsledků. Alternativní zdroje energie dnes mohou poskytnout domovu teplo, elektřinu, plyn a teplou vodu. Alternativní energie navíc nevyžaduje žádné další dovednosti nebo znalosti. Vše pro svůj domov můžete udělat vlastníma rukama. Co tedy můžete udělat:

Všechny alternativní zdroje energie jsou schopny plně pokrýt lidské potřeby, ale to vyžaduje příliš velké investice a/nebo příliš velké plochy. Proto je smysluplnější vytvořit kombinovaný systém: přijímejte energii z alternativních zdrojů, a pokud je nedostatek, „získejte ji“ z centralizovaných sítí.

Využití solární energie

Jedním z nejvýkonnějších alternativních zdrojů energie pro domácnost je sluneční záření. Existují dva typy zařízení pro přeměnu solární energie:

Neměli byste si myslet, že instalace fungují pouze na jihu a pouze v létě. Dobře fungují i ​​v zimě. Za jasného počasí a sněžení je produkce energie jen o málo nižší než v létě. Pokud má váš region velký počet jasných dnů, můžete takovou technologii použít.

Solární panely

Solární baterie jsou sestaveny z fotovoltaických konvertorů, které jsou vyrobeny z minerálů, které při vystavení slunečnímu záření emitují elektrony – generují elektrický proud. Pro soukromé aplikace se používají křemíkové fotokonvertory. Ve své struktuře jsou monokrystalické (vyrobené z jednoho krystalu) a polykrystalické (mnoho krystalů). Monokrystalické mají vyšší účinnost (13-25% podle kvality) a delší životnost, ale jsou dražší. Polykrystalické generují méně elektřiny (9-15 %) a rychleji selhávají, ale mají nižší cenu.

Jedná se o polykrystalický fotokonvertor. Je třeba s nimi zacházet opatrně - jsou velmi křehké (monokrystalické také, ale ne v takové míře)

Sestavení solární baterie vlastníma rukama není obtížné. Nejprve je potřeba zakoupit určitý počet křemíkových fotobuněk (množství závisí na požadovaném výkonu). Nejčastěji jsou nakupovány na čínských obchodních platformách, jako je AliExpress. Pak je postup jednoduchý:

Pár slov o tom, proč by měl být substrát pro solární panel (baterie) natřen bílou barvou. Rozsah provozních teplot křemíkových destiček je od -40°C do +50°C. Provoz při vyšších nebo nižších teplotách vede k rychlému selhání prvků. Na střeše, v létě, v uzavřeném prostoru může být teplota mnohem vyšší než +50°C. Proto je potřeba bílá barva - aby nedošlo k přehřátí křemíku.

Solární kolektory

Pomocí solárních kolektorů můžete ohřívat vodu nebo vzduch. Kam nasměrovat vodu ohřátou sluncem - do teplovodních kohoutků nebo do topného systému - je jen na vás. Pouze vytápění bude nízkoteplotní - pro teplou podlahu je to nutné. Aby ale teplota v domě nezávisela na počasí, je potřeba systém udělat nadbytečným, aby se v případě potřeby připojil další zdroj tepla nebo kotel přešel na jiný zdroj energie.

Existují tři typy solárních kolektorů: ploché, trubicové a vzduchové. Nejběžnější jsou trubkové, ale i další mají právo na existenci.

Plochý plast

Dva panely - černý a průhledný - jsou spojeny do jednoho těla. Mezi nimi vede měděné potrubí v podobě hada. Spodní tmavý panel se zahřívá od slunce. ohřívá měď a ohřívá vodu procházející labyrintem. Tento způsob využití alternativních zdrojů energie není nejúčinnější, ale je atraktivní, protože je velmi jednoduchý na realizaci. Tímto způsobem můžete ohřívat vodu v . Stačí pouze cyklovat jeho přívod (pomocí oběhového čerpadla). Stejně tak můžete ohřívat vodu v nádobě nebo ji používat pro domácí potřeby. Nevýhodou takových instalací je nízká účinnost a produktivita. K ohřevu velkého objemu vody potřebujete buď hodně času, nebo velké množství plochých kolektorů.

Trubkové rozdělovače

Jedná se o skleněné trubice – vakuové nebo koaxiální – kterými proudí voda. Speciální systém umožňuje maximální koncentraci tepla v trubicích, které se přenáší do vody, která jimi protéká.

Systém musí mít akumulační nádrž, ve které se ohřívá voda. Cirkulaci vody v systému zajišťuje čerpadlo. Takové systémy nemůžete vyrobit sami - výroba skleněných trubic vlastníma rukama je problematická a to je hlavní nevýhoda. To ve spojení s jeho vysokou cenou brání širokému rozšíření tohoto domácího zdroje energie. A samotný systém je velmi účinný, s topnou vodou pro zásobování teplou vodou si poradí s nádechem a slušně přispívá k vytápění.

Schéma pro organizaci vytápění a zásobování teplou vodou pomocí alternativních zdrojů energie - pomocí solárních kolektorů

Rozvody vzduchu

U nás jsou velmi vzácné a marné. Jsou jednoduché a lze je snadno vyrobit vlastníma rukama. Jediným negativem je, že je vyžadována velká plocha: mohou zabírat celou jižní (východní, jihovýchodní) stěnu. Systém je velmi podobný plochým kolektorům - černý spodní panel, průhledný vrch, ale přímo ohřívají vzduch, který je nucen (ventilátorem) nebo přirozeně směrován do místnosti. Navzdory zdánlivé lehkomyslnosti tímto způsobem můžete vytápět malé místnosti po celou dobu denního světla, včetně technických nebo technických místností: chaty, chlévy pro hospodářská zvířata.

Takový alternativní zdroj energie, jako je slunce, nám dává své teplo, ale většina z něj odchází „nikam“. Ulovit z něj malý podíl a využít jej pro osobní potřebu je úkol, který všechna tato zařízení řeší.

Větrné generátory

Na alternativních zdrojích energie je dobré, že se většinou jedná o obnovitelné zdroje. Nejvěčnější je asi vítr. Dokud je atmosféra a slunce, je tu i vítr. Vzduch může být na krátkou dobu klidný, ale ne na dlouho. Naši předkové využívali větrnou energii ve mlýnech a moderní člověk ji přeměňuje na elektřinu. Vše, co je k tomu potřeba:

• věž instalovaná na větrném místě;
• generátor s připojenými lopatkami;
• akumulátor a systém distribuce elektrického proudu.

Jakákoli věž může být postavena z jakéhokoli materiálu. Akumulátor je baterie, tady nic nevymyslíte, ale kam dodat elektřinu je vaše volba. Zbývá jen vyrobit generátor. Dá se také koupit hotový, ale může být vyroben z motoru z domácích spotřebičů - pračka, šroubovák atd. Budete potřebovat neodymové magnety a epoxidovou pryskyřici, soustruh.

Na rotoru motoru označíme místa pro instalaci magnetů. Měly by být ve stejné vzdálenosti od sebe. Vybrousíme rotor vybraného motoru a vytvoříme „sedadla“. Spodní část zářezu by měla mít mírný sklon, aby byl povrch magnetu nakloněn. Magnety se na obrobená místa nalepí na tekuté hřebíky a zalijí epoxidovou pryskyřicí. Poté se povrch brousí do hladka. Dále je třeba připojit kartáče, které odstraní proud. A je to, můžete sestavit a spustit větrný generátor.

Takové instalace jsou poměrně účinné, ale jejich síla závisí na mnoha faktorech: intenzitě větru, jak dobře je generátor vyroben, jak účinně je potenciální rozdíl odstraněn kartáči, spolehlivosti elektrického připojení atd.

Tepelná čerpadla pro vytápění rodinných domů

Tepelná čerpadla využívají všechny dostupné alternativní zdroje energie. Odebírají teplo z vody, vzduchu a půdy. Toto teplo je tam v malém množství i v zimě, takže ho tepelné čerpadlo shromažďuje a přesměrovává na vytápění domu.

Tepelná čerpadla využívají i alternativní zdroje energie – teplo ze země, vody a vzduchu

Princip činnosti

Proč jsou tepelná čerpadla tak atraktivní? Faktem je, že vynaložením 1 kW energie na jeho čerpání získáte v nejhorším případě 1,5 kW tepla a nejúspěšnější realizace mohou dát až 4-6 kW. A to v žádném případě neodporuje zákonu zachování energie, protože energie se nevynakládá na příjem tepla, ale ani na jeho čerpání. Takže žádné nesrovnalosti.

Tepelná čerpadla mají tři provozní okruhy: dva vnější a jeden vnitřní, dále výparník, kompresor a kondenzátor. Schéma funguje takto:

• V primárním okruhu cirkuluje chladivo, které odebírá teplo z nízkopotenciálních zdrojů. Může být spuštěn do vody, zakopán do země nebo může odebírat teplo ze vzduchu. Nejvyšší dosažená teplota v tomto okruhu je cca 6°C.
• Ve vnitřním okruhu cirkuluje chladicí kapalina s velmi nízkým bodem varu (obvykle 0°C). Po zahřátí se chladivo odpaří, pára vstupuje do kompresoru, kde je stlačena na vysoký tlak. Při kompresi se uvolňuje teplo, páry chladiva se ohřívají na průměrnou teplotu +35°C až +65°C.
• V kondenzátoru je teplo předáváno chladicí kapalině ze třetího - topného - okruhu. Chladicí páry kondenzují a poté vstupují do výparníku. A pak se cyklus opakuje.

Topný okruh se nejlépe provádí ve formě teplé podlahy. K tomu jsou nejvhodnější teploty. Radiátorový systém bude vyžadovat příliš mnoho sekcí, což je nevzhledné a nerentabilní.

Alternativní zdroje tepelné energie: kde a jak získat teplo

Největší potíže ale způsobuje návrh prvního vnějšího okruhu, který shromažďuje teplo. Vzhledem k tomu, že zdroje jsou nízkopotenciální (tepla je málo), je zapotřebí velkých ploch pro jeho zachycení v dostatečném množství. Existují čtyři typy kontur:

• Potrubí s chladicí kapalinou uložené v kroužcích ve vodě. Vodní plochou může být cokoliv – řeka, rybník, jezero. Hlavní podmínkou je, že by nemělo promrznout ani v největších mrazech. Čerpadla, která odčerpávají teplo z řeky, pracují efektivněji, ve stojaté vodě se přenáší mnohem méně tepla. Nejjednodušší způsob realizace takového zdroje tepla je přihodit potrubí a uvázat náklad. Existuje pouze vysoká pravděpodobnost náhodného poškození.

  

• Tepelná pole s trubkami pohřbenými pod hloubkou mrazu. V tomto případě existuje pouze jedna nevýhoda - velké objemy výkopových prací. Zeminu je nutné odstranit na velké ploše, a to i do značné hloubky.

  

• Využití geotermálních teplot. Je vyvrtáno množství vrtů velké hloubky a do nich jsou zapuštěny chladicí okruhy. Na této možnosti je dobré, že vyžaduje málo místa, ale ne všude je možné vrtat do velkých hloubek a vrtání stojí hodně. Pravda, je to možné, ale práce to stále není jednoduchá.

  

• Odebírání tepla ze vzduchu. Takto fungují klimatizace s možností vytápění – odebírají teplo z „venkovního“ vzduchu. I při teplotách pod nulou takové jednotky pracují, i když v nepříliš „hlubokém“ mínusu - až do -15 °C. Pro zintenzivnění práce můžete využít teplo z větracích šachet. Hoďte tam trochu chladící kapaliny a čerpejte teplo odtud.

  

Hlavní nevýhodou tepelných čerpadel je vysoká cena samotného čerpadla a instalace sběrných polí tepla není levná. Na této záležitosti můžete ušetřit tím, že si čerpadlo vyrobíte sami a také si sami rozvrhnete okruhy, ale částka zůstane stále značná. Výhodou je, že vytápění bude levné a systém bude fungovat po dlouhou dobu.

Odpad do příjmu:

Všechny alternativní zdroje energie jsou přírodního původu, ale dvojí výhody lze získat pouze z bioplynových stanic. Zpracovávají odpad z domácích zvířat a drůbeže. Výsledkem je určitý objem plynu, který lze po vyčištění a vysušení použít pro zamýšlený účel. Zbývající zpracovaný odpad lze prodat nebo použít na polích ke zvýšení výnosů – získá se velmi účinné a bezpečné hnojivo.

Krátce o technologii

Při fermentaci dochází k tvorbě plynu a podílejí se na tom bakterie žijící v hnoji. Pro výrobu bioplynu je vhodný odpad jakéhokoli dobytka a drůbeže, optimální je však dobytčí hnůj. Dokonce se přidává do zbytku odpadu na „kvašení“ – obsahuje přesně ty bakterie, které jsou ke zpracování potřeba.

Pro vytvoření optimálních podmínek je nutné anaerobní prostředí – fermentace musí probíhat bez kyslíku. Proto jsou účinnými bioreaktory uzavřené nádoby. Aby byl proces aktivnější, je nutné pravidelné míchání hmoty. V průmyslových instalacích jsou k tomuto účelu instalovány mixéry s elektrickým pohonem, v domácích bioplynových stanicích se jedná většinou o mechanická zařízení - od nejjednodušších tyčových až po mechanické mixéry, které „pracují“ silou ruky.

Na tvorbě plynu z hnoje se podílejí dva druhy bakterií: mezofilní a termofilní. Mezofilní jsou aktivní při teplotách od +30°C do +40°C, termofilní - při +42°C až +53°C. Termofilní bakterie pracují efektivněji. Za ideálních podmínek může produkce plynu z 1 litru užitné plochy dosáhnout 4-4,5 litru plynu. Udržování teploty 50 °C v instalaci je však velmi obtížné a nákladné, i když náklady jsou oprávněné.

Něco málo o designech

Nejjednodušší bioplynovou stanicí je sud s víkem a míchadlem. Víko má koncovku pro připojení hadice, kterou plyn vstupuje do nádrže. Z takového objemu moc plynu neuberete, ale na jeden nebo dva plynové hořáky to stačí.

Vážnější objemy lze získat z podzemního nebo nadzemního bunkru. Pokud mluvíme o podzemním bunkru, pak je železobetonový. Stěny jsou odděleny od země vrstvou tepelné izolace, samotný kontejner lze rozdělit na několik oddílů, ve kterých bude probíhat zpracování s časovým posunem. Vzhledem k tomu, že za takových podmínek obvykle fungují mezofilní kultury, trvá celý proces 12 až 30 dnů (termofilní kultury jsou zpracovány za 3 dny), proto je žádoucí časový posun.

Hnůj vstupuje přes nakládací násypku, na opačné straně je vytvořen vykládací poklop, odkud se odebírají zpracované suroviny. Bunkr není zcela naplněn biosměsí - cca 15-20% prostoru zůstává volných - hromadí se zde plyn. Pro jeho vypuštění je do víka zabudována trubice, jejíž druhý konec je spuštěn do vodního uzávěru - nádoby částečně naplněné vodou. Tímto způsobem se plyn suší - již vyčištěný plyn se shromažďuje v horní části, je odváděn další trubicí a může být již přidušen ke spotřebiteli.

Alternativní zdroje energie může využívat každý. Pro majitele bytů je to obtížnější, ale v soukromém domě mohou alespoň realizovat všechny nápady. Existují dokonce i skutečné příklady. Lidé se plně starají o své potřeby i o své velké domácnosti.