Сегодня все чаще звучит термин – альтернативные источники энергии. Разбираемся, что это такое, какие виды сегодня предлагает промышленность, насколько это эффективно, положительные и отрицательные стороны каждой разновидности.
Все об альтернативных источниках
Начнём с того, что под альтернативной энергией подразумевается энергия, которая досталась человеку от природы бесплатно. То есть получать её можно из окружающей среды. При этом ресурс этой энергии неисчерпаем.
Основная же наша задача – правильно её получить. А для этого надо знать, как это сделать грамотно.
Виды альтернативных источников
Для того чтобы жить в собственном доме комфортно, нам требуются два вида энергии: электрическая и тепловая. Получить обе разновидности из окружающей среды несложно. Из каких источников это можно получить, и какие приборы для этого используются:
- солнечные батареи и коллекторы;
- ветрогенераторы;
- установки, использующие биогаз;
- тепловые насосы.
Всеми этими устройствами и технологиями человечество пользуется давно. К примеру, вспомним ветряные или водяные мельницы. Сегодня наука, которая все время движется вперёд, предлагает большой ассортимент устройств, с помощью которых можно получить тепло и электричество.
Правда, для каждого дома требуется свои приборы, которые будут более эффективны в каждом случае. Специалисты же рекомендуют выбирать не одну разновидность, а сразу несколько. К примеру, солнечные батареи хорошо использовать в тёплое безоблачное время года. Ветрогенераторы прекрасно работают в ветряную погоду. То есть, если установить оба агрегата в доме, то можно гарантировать постоянное наличие электрического тока в независимости от погодных условий.
А теперь давайте рассмотрим по отдельности сами источники энергии и устройства, которые вырабатывают тепло и электрический ток.
Солнечные батареи
Скажем так, что эти приборы с годами становятся все более востребованными и популярными. Сегодня производители производят и реализуют их в двух вариациях:
- Готовые батареи, которые просто устанавливают на крышах домов, соединяя между собой в единый комплекс.
- Отдельные фотоэлементы. Такой вариант предлагается для мастеров, которые сами собирают их в панели, подгоняя под требуемый объем получаемой энергии.
Фотоэлементы, используемые в солнечных батареях, это также две разновидности:
- Монокристаллические. Отметим, что это более эффективные, то есть с большим коэффициентом полезного действия, и долговечные элементы. Соответственно они и дороже. Но их высокая эффективность достигается лишь в том случае, если небо ясное, и элементы получают стабильный солнечный поток.
- Поликристаллические. У этого типа пониже КПД и эксплуатационный ресурс. Но они могут работать даже в облачную погоду. И это большой плюс.
Фотоэлементы обычно помещают под прозрачный материал и обрамляют металлическим профилем. Всю конструкцию устанавливают на специальной подставке, которую можно поворачивать. Это делается для того, чтобы можно было бы поворачивать солнечные батареи, улавливая прямые солнечные лучи. А их угол наклона зависит от времени года.
Но солнечные панели – это всего лишь часть комплекса. Для сбора электрической энергии требуется аккумуляторы, которые соединяются с панелями через инверторную систему. Первые аккумулируют электричество, вторая превращает солнечный свет в электроэнергию.
Внимание! Грамотный выбор аккумуляторов и инверторной системы – максимальная эффективность работы всего комплекса. При этом специалист должен точно провести требуемые расчёты, которые обеспечат получить необходимый объем электрического тока для всего дома.
Сегодня производители предлагают отличающиеся от солнечных батарей устройства, которые работают по такому же принципу.
- Гибкая плёнка, которую устанавливают на стекла окон с выходом на солнечную сторону. У этого вариант не самый высокий КПД, но за счёт уменьшения размеров материала и сложности монтажа способ достаточно популярен.
- Betaray – это шар из стекла достаточно внушительного размера. Его задача – сфокусировать солнечные лучи и одним потоком направить на фотоэлемент. По сути, шар выполняет функции линзы. Такая установка вращается относительно своей оси. Вращение программируют, поэтому шар строго движется вслед солнцу. Отсюда и высокая эффективность отбора солнечных лучей. Эта установка неплохо работает даже в ночное время, собирая свет от луны и звёзд. Как показала практика, этой мощности хватает осветить ночные светильники.
Итак, это все о солнечных батареях, переходим к другому виду нетрадиционного источника энергии – солнечным коллекторам.
Солнечные коллекторы
Все знакомы с летним душем, в состав которого входит металлическая бочка. В неё заливают воду, и она под действием солнца нагревается. Коллекторы работают точно по такому же принципу. Только у них большая площадь поглощения солнечных лучей.
И эта площадь ничто иное, как трубы, расположенные в виде змеевика. Трубы нагреваются и передают своё тепло воде, которая по ним и движется. При этом движение всегда происходит снизу вверх – таков закон физики. То есть, нагреваясь, вода или воздух всегда стремятся вверх.
В верхней части комплекса устанавливается бак, через который проходит водопроводная вода. Внутри бака располагается ещё один змеевик, соединённый с коллектором, то есть большим змеевиком. Получается так, что вода, движущаяся по трубам большого змеевика и нагревающаяся там, попадает в змеевик, расположенный внутри бака. Она отдаёт свою тепловую энергию воде в баке, остывает и спускается в нижнюю часть коллектора. И все повторяется заново.
Именно так и нагревается вода в баке, которую затем используют в быту. Самое главное, что естественная циркуляция воды даёт возможность не использовать в системе насосы.
Отметим, что изготовленные в условиях промышленного производства солнечные коллекторы – более сложные устройства. Но принцип работы у них тот же. Просто вместо воды в большой змеевик заливают фреон, который эффективно работает даже зимой.
Ветрогенераторы
Это ещё один часто используемый вид альтернативной энергетики. Чисто конструктивно эти приборы представляют собой обычные ветряки, в состав которых входит генератор. Вращение лопастей ветряка передаётся вращению ротора генератора. Так и образуется электроэнергия, которая собирается в аккумуляторных батареях.
Стандартного типа приборы – это корпус с лопастями, которые установлены на высокой опоре. Сегодня производители предлагают и другие конструктивные решения.
- Передвижная установка. Её за короткое время можно разложит и установить, и также быстро можно сложить и перевезти в другое место. установлен ветряк на автомобильной платформе.
- Летательная установка. По сути, это воздушный змей, на котором установлено несколько турбин. Его просто запускают в небо, где он летает под действием ветра.
Тепловые насосы
Это ещё один нетрадиционный источник энергии дома, которым в последнее время стали пользоваться многие домовладельцы. Его функция – отопление и горячее водоснабжение. Тепловой насос работает по принципу кондиционера, который включён в режим «зима».
В любой среде есть энергия. Это касается воды, воздуха и грунта. Правда, в них энергия находится в небольших количествах, плюс – у него невысокий потенциал. Так вот назначение тепловых насосов – собрать эти крохи энергии и передать в систему, где они аккумулируются и превращаются в тепло.
Для этого используют фреон, он же хладагент. Это вещество очень эффективно поглощает любую энергию, отчего нагревается, а затем поступает в компрессор. В этом агрегате нагретый фреон сильно сжимается и переходит в газообразное состояние, а дальше подаётся в теплообменник. Последний устанавливается в системе отопления, и через него вода в этой системе начинает нагреваться за счёт отдачи хладагентом своего тепла.
Фреон после передачи тепловой энергии охлаждается и обратно переходит в жидкое состояние. И все повторяется заново. Конечно, надо отметить, что этот альтернативный источник энергии для частного дома все же является энергозатратным. Потому что компрессор работает от электричества.
Сегодня производители предлагают несколько разновидностей теплонасосов, отличающиеся друг от друга средой, из которой они получают энергию. Это системы «вода-вода», «воздух-воздух», «воздух-вода» и прочие. Ярким представителем такого обогрева дома является кондиционер. Но именно эти приборы не относят к видам нетрадиционной энергетике.
Отнести к этой категории можно так называемый геотермальный насос. Суть его работы заключается в том, что он забирает тепловую энергию из земли. Ведь всем известно, что даже в самые лютые морозы грунт промерзает на определённую глубину, а ниже он всегда имеет положительную температуру. Именно туда и закладывают испаритель в виде труб. Правда, для геотермального теплонасоса требуется достаточно большой участок свободной земли. Ведь чем больше площадь забора тепла из земли, тем эффективнее установка работает.
И хотя сами трубы испарителя укладывают в траншеи на определённую глубину, все равно использовать эту площадку можно не под любые нужды. Но этот вариант очень эффективен. К тому же он всегда будет работать безотказно. Точно такую же конструкцию можно использовать, уложив трубы испарителя в водоём, если таковой есть поблизости. Ведь даже подо льдом вода в нем будет всегда тёплой. И этого достаточно, чтобы обогреть дом.
Внимание! Теплонасосы хорошо себя зарекомендовали в тех регионах, где зимой температура не опускается ниже -20 °C. То есть там они работают постоянно. Но и в северных районах их устанавливают и эксплуатируют летом. Зимой же рекомендуется использовать другие приборы альтернативных видов энергии. К примеру, ветряки.
Биогаз
Это ещё один вид альтернативных источников энергии, который сегодня стал использоваться во многих загородных домах. По сути, это газ, который образуется в результате гниения бытовых отходов. Сам процесс гниения – это переработка при помощи анаэробных бактерий. То есть тех, которым для жизнедеятельности не требуется кислород.
Следствие такой переработки несколько веществ. А именно: метан, углекислота, сероводород и другие. Смесь всех этих веществ и называют биогазом. Сразу надо оговориться, что эта разновидность топлива получается из отходов растительного и животного происхождения. Ни в коем случае не из канализационных отходов.
Сам процесс переработки производят в специальных ёмкостях. Они имеют прочные стенки и сами очень герметичны. Именно сюда и закладывают отходы, а также бактериальную культуру. Чтобы увеличить процесс гниения, в резервуар помещён шнек, который все время перемешивает образованную массу. Плюс – сюда же добавляется вода температурой +40 °C. Важный момент – влажность биомассы должна быть 90 %.
В верхней части ёмкости установлен патрубок, через который газ выходит в систему трубопроводов. По ним он поставляется по месту требования. А переработанная масса – это отличное удобрение.
Внимание! Биогаз имеет резкий неприятный запах. При этом если его вдохнуть, то можно отравиться. Поэтому с этим видом топлива надо обращаться аккуратно.
Энергия вулканов
Разрушительная мощь вулканов всегда пугала людей. Со временем учёные, исследуя их, поняли, что это огромные запасы энергии, которыми, к сожалению, человечество не пользуется. Научно-технический прогресс преодолел и эту проблемы, поэтому сегодня во многих странах мира стали возводить электростанции около вулканов.
Технология получения электричества здесь достаточно проста.
- В слои грунта, расположенные около лавы, по трубам закачивается солёная вода.
- Она там нагревается до критических температур.
- Затем подаётся на генератор, который и вырабатывает электрический ток.
По сути, это технология гидроэлектростанции, где турбину генератора вращает падающая сверху на неё вода. Только здесь вода солёная и нагретая, поднимающаяся сама из недр земли.
Именно таким способом производят горячую воду, которую подают в дома и здания разного назначения. В Исландии эта технология применяется для организации горячего водоснабжения в системе теплиц. Эта страна уже давно ничего со стороны не завозит в плане овощей, фруктов, зелени и цветов. Правда, здесь горячую воду берут из гейзеров. Хотя последние нагреваются именно от спящих вулканов.
Ещё один интересный вариант вулканической технологии. Для этого в слоях земли рядом с вулканом находят водный резервуар. В нем жидкость находится в приграничном состоянии. То есть у неё определённая критическая температура, находится она под давлением, поэтому это уже не вода, но ещё не пар. В лабораторных условиях и на практике достичь такого результата очень сложно. Нужны большие финансовые вложения.
А здесь все это присутствует в природе. Так вот именно эту воду и используют, чтобы раскрутить турбину генератора.
Интересное инженерное решение
Альтернативные источники энергии – это в первую очередь оборудование. Так вот сегодня на рынке появляются интересные приборы, с помощью которых можно получать небольшое количество электрического тока. Один из таких – термогенератор. Хотя надо отметить, что этот аппарат известен ещё с середины прошлого столетия.
Собой он представляет электрический генератор компактного размера, выдающий до 200 Вт электроэнергии. Используют такое оборудование в основном в зимнее время, когда эксплуатируют нагревательные приборы. Именно в сочетании с ними и работает теплогенератор. К примеру, на фото ниже показан теплогенератор Иоффе, разработанный в пятидесятых годах.
Положительные и отрицательные стороны
Итак, мы разобрались, что альтернативная энергетика – это будущее человечества, которое не имеет ограничения в ресурсе. При этом сами источники бесплатны и не требуют больших вложений в их разработке в отличие от добычи нефти, газа, угля и прочих.
Но есть у этой технологии получения энергии один отрицательный момент. Это высокая цена самого оборудования и его монтажа. Ведь речь сейчас идёт о приборах, которые можно использовать в быту, то есть в собственном доме. Не каждый владелец недвижимости может вложить кругленькую сумму в альтернативный источник электроэнергии и энергии тепловой.
Проще подключиться к линейным электрическим сетям и оплачивать приходящие счета. Или приводить газ в баллонах. Здесь не требуется сложного и дорогого оборудования. Но время вносит свои коррективы. С каждым годом суммы в этих счетах растут. И велика вероятность, что придёт то время, когда не всем будет под силу их оплачивать. И вот тут придёт эра использования альтернативных источников энергии.
Коротко о главном
Любые виды источников энергии, не связанные с углеводородами, можно отнести к альтернативным. Исключаем также гидроэлектростанции и станции, работающие на приливах и отливах морей и океанов.
К ним отнесём ветрогенераторы, солнечные коллекторы и батареи, тепловые насосы.
Оптимально, если в доме установить две разновидности, перечисленные выше. К примеру, солнечную батарею и ветрогенератор.
Все эти технологии работают от бесплатных источников энергии. Но у них есть один большой минус – высокая цена оборудования.
Источник: m-strana.ru
Все об альтернативных источниках
Начнём с того, что под альтернативной энергией подразумевается энергия, которая досталась человеку от природы бесплатно. То есть получать её можно из окружающей среды. При этом ресурс этой энергии неисчерпаем.
Основная же наша задача – правильно её получить. А для этого надо знать, как это сделать грамотно.
Виды альтернативных источников
Для того чтобы жить в собственном доме комфортно, нам требуются два вида энергии: электрическая и тепловая. Получить обе разновидности из окружающей среды несложно. Из каких источников это можно получить, и какие приборы для этого используются:
- солнечные батареи и коллекторы;
- ветрогенераторы;
- установки, использующие биогаз;
- тепловые насосы.
Всеми этими устройствами и технологиями человечество пользуется давно. К примеру, вспомним ветряные или водяные мельницы. Сегодня наука, которая все время движется вперёд, предлагает большой ассортимент устройств, с помощью которых можно получить тепло и электричество.
Правда, для каждого дома требуется свои приборы, которые будут более эффективны в каждом случае. Специалисты же рекомендуют выбирать не одну разновидность, а сразу несколько. К примеру, солнечные батареи хорошо использовать в тёплое безоблачное время года. Ветрогенераторы прекрасно работают в ветряную погоду. То есть, если установить оба агрегата в доме, то можно гарантировать постоянное наличие электрического тока в независимости от погодных условий.
А теперь давайте рассмотрим по отдельности сами источники энергии и устройства, которые вырабатывают тепло и электрический ток.
Солнечные батареи
Скажем так, что эти приборы с годами становятся все более востребованными и популярными. Сегодня производители производят и реализуют их в двух вариациях:
- Готовые батареи, которые просто устанавливают на крышах домов, соединяя между собой в единый комплекс.
- Отдельные фотоэлементы. Такой вариант предлагается для мастеров, которые сами собирают их в панели, подгоняя под требуемый объем получаемой энергии.
Фотоэлементы, используемые в солнечных батареях, это также две разновидности:
- Монокристаллические. Отметим, что это более эффективные, то есть с большим коэффициентом полезного действия, и долговечные элементы. Соответственно они и дороже. Но их высокая эффективность достигается лишь в том случае, если небо ясное, и элементы получают стабильный солнечный поток.
- Поликристаллические. У этого типа пониже КПД и эксплуатационный ресурс. Но они могут работать даже в облачную погоду. И это большой плюс.
Фотоэлементы обычно помещают под прозрачный материал и обрамляют металлическим профилем. Всю конструкцию устанавливают на специальной подставке, которую можно поворачивать. Это делается для того, чтобы можно было бы поворачивать солнечные батареи, улавливая прямые солнечные лучи. А их угол наклона зависит от времени года.
Но солнечные панели – это всего лишь часть комплекса. Для сбора электрической энергии требуется аккумуляторы, которые соединяются с панелями через инверторную систему. Первые аккумулируют электричество, вторая превращает солнечный свет в электроэнергию.
Сегодня производители предлагают отличающиеся от солнечных батарей устройства, которые работают по такому же принципу.
- Гибкая плёнка, которую устанавливают на стекла окон с выходом на солнечную сторону. У этого вариант не самый высокий КПД, но за счёт уменьшения размеров материала и сложности монтажа способ достаточно популярен.
- Betaray – это шар из стекла достаточно внушительного размера. Его задача – сфокусировать солнечные лучи и одним потоком направить на фотоэлемент. По сути, шар выполняет функции линзы. Такая установка вращается относительно своей оси. Вращение программируют, поэтому шар строго движется вслед солнцу. Отсюда и высокая эффективность отбора солнечных лучей. Эта установка неплохо работает даже в ночное время, собирая свет от луны и звёзд. Как показала практика, этой мощности хватает осветить ночные светильники.
Итак, это все о солнечных батареях, переходим к другому виду нетрадиционного источника энергии – солнечным коллекторам.
Солнечные коллекторы
Все знакомы с летним душем, в состав которого входит металлическая бочка. В неё заливают воду, и она под действием солнца нагревается. Коллекторы работают точно по такому же принципу. Только у них большая площадь поглощения солнечных лучей.
И эта площадь ничто иное, как трубы, расположенные в виде змеевика. Трубы нагреваются и передают своё тепло воде, которая по ним и движется. При этом движение всегда происходит снизу вверх – таков закон физики. То есть, нагреваясь, вода или воздух всегда стремятся вверх.
В верхней части комплекса устанавливается бак, через который проходит водопроводная вода. Внутри бака располагается ещё один змеевик, соединённый с коллектором, то есть большим змеевиком. Получается так, что вода, движущаяся по трубам большого змеевика и нагревающаяся там, попадает в змеевик, расположенный внутри бака. Она отдаёт свою тепловую энергию воде в баке, остывает и спускается в нижнюю часть коллектора. И все повторяется заново.
Именно так и нагревается вода в баке, которую затем используют в быту. Самое главное, что естественная циркуляция воды даёт возможность не использовать в системе насосы.
Отметим, что изготовленные в условиях промышленного производства солнечные коллекторы – более сложные устройства. Но принцип работы у них тот же. Просто вместо воды в большой змеевик заливают фреон, который эффективно работает даже зимой.
Ветрогенераторы
Это ещё один часто используемый вид альтернативной энергетики. Чисто конструктивно эти приборы представляют собой обычные ветряки, в состав которых входит генератор. Вращение лопастей ветряка передаётся вращению ротора генератора. Так и образуется электроэнергия, которая собирается в аккумуляторных батареях.
Стандартного типа приборы – это корпус с лопастями, которые установлены на высокой опоре. Сегодня производители предлагают и другие конструктивные решения.
- Передвижная установка. Её за короткое время можно разложит и установить, и также быстро можно сложить и перевезти в другое место. установлен ветряк на автомобильной платформе.
- Летательная установка. По сути, это воздушный змей, на котором установлено несколько турбин. Его просто запускают в небо, где он летает под действием ветра.
Тепловые насосы
Это ещё один нетрадиционный источник энергии дома, которым в последнее время стали пользоваться многие домовладельцы. Его функция – отопление и горячее водоснабжение. Тепловой насос работает по принципу кондиционера, который включён в режим «зима».
В любой среде есть энергия. Это касается воды, воздуха и грунта. Правда, в них энергия находится в небольших количествах, плюс – у него невысокий потенциал. Так вот назначение тепловых насосов – собрать эти крохи энергии и передать в систему, где они аккумулируются и превращаются в тепло.
Для этого используют фреон, он же хладагент. Это вещество очень эффективно поглощает любую энергию, отчего нагревается, а затем поступает в компрессор. В этом агрегате нагретый фреон сильно сжимается и переходит в газообразное состояние, а дальше подаётся в теплообменник. Последний устанавливается в системе отопления, и через него вода в этой системе начинает нагреваться за счёт отдачи хладагентом своего тепла.
Фреон после передачи тепловой энергии охлаждается и обратно переходит в жидкое состояние. И все повторяется заново. Конечно, надо отметить, что этот альтернативный источник энергии для частного дома все же является энергозатратным. Потому что компрессор работает от электричества.
Сегодня производители предлагают несколько разновидностей теплонасосов, отличающиеся друг от друга средой, из которой они получают энергию. Это системы «вода-вода», «воздух-воздух», «воздух-вода» и прочие. Ярким представителем такого обогрева дома является кондиционер. Но именно эти приборы не относят к видам нетрадиционной энергетике.
Отнести к этой категории можно так называемый геотермальный насос. Суть его работы заключается в том, что он забирает тепловую энергию из земли. Ведь всем известно, что даже в самые лютые морозы грунт промерзает на определённую глубину, а ниже он всегда имеет положительную температуру. Именно туда и закладывают испаритель в виде труб. Правда, для геотермального теплонасоса требуется достаточно большой участок свободной земли. Ведь чем больше площадь забора тепла из земли, тем эффективнее установка работает.
И хотя сами трубы испарителя укладывают в траншеи на определённую глубину, все равно использовать эту площадку можно не под любые нужды. Но этот вариант очень эффективен. К тому же он всегда будет работать безотказно. Точно такую же конструкцию можно использовать, уложив трубы испарителя в водоём, если таковой есть поблизости. Ведь даже подо льдом вода в нем будет всегда тёплой. И этого достаточно, чтобы обогреть дом.
Биогаз
Это ещё один вид альтернативных источников энергии, который сегодня стал использоваться во многих загородных домах. По сути, это газ, который образуется в результате гниения бытовых отходов. Сам процесс гниения – это переработка при помощи анаэробных бактерий. То есть тех, которым для жизнедеятельности не требуется кислород.
Следствие такой переработки несколько веществ. А именно: метан, углекислота, сероводород и другие. Смесь всех этих веществ и называют биогазом. Сразу надо оговориться, что эта разновидность топлива получается из отходов растительного и животного происхождения. Ни в коем случае не из канализационных отходов.
Сам процесс переработки производят в специальных ёмкостях. Они имеют прочные стенки и сами очень герметичны. Именно сюда и закладывают отходы, а также бактериальную культуру. Чтобы увеличить процесс гниения, в резервуар помещён шнек, который все время перемешивает образованную массу. Плюс – сюда же добавляется вода температурой +40 °C. Важный момент – влажность биомассы должна быть 90 %.
В верхней части ёмкости установлен патрубок, через который газ выходит в систему трубопроводов. По ним он поставляется по месту требования. А переработанная масса – это отличное удобрение.
Энергия вулканов
Разрушительная мощь вулканов всегда пугала людей. Со временем учёные, исследуя их, поняли, что это огромные запасы энергии, которыми, к сожалению, человечество не пользуется. Научно-технический прогресс преодолел и эту проблемы, поэтому сегодня во многих странах мира стали возводить электростанции около вулканов.
Технология получения электричества здесь достаточно проста.
- В слои грунта, расположенные около лавы, по трубам закачивается солёная вода.
- Она там нагревается до критических температур.
- Затем подаётся на генератор, который и вырабатывает электрический ток.
По сути, это технология гидроэлектростанции, где турбину генератора вращает падающая сверху на неё вода. Только здесь вода солёная и нагретая, поднимающаяся сама из недр земли.
Именно таким способом производят горячую воду, которую подают в дома и здания разного назначения. В Исландии эта технология применяется для организации горячего водоснабжения в системе теплиц. Эта страна уже давно ничего со стороны не завозит в плане овощей, фруктов, зелени и цветов. Правда, здесь горячую воду берут из гейзеров. Хотя последние нагреваются именно от спящих вулканов.
Ещё один интересный вариант вулканической технологии. Для этого в слоях земли рядом с вулканом находят водный резервуар. В нем жидкость находится в приграничном состоянии. То есть у неё определённая критическая температура, находится она под давлением, поэтому это уже не вода, но ещё не пар. В лабораторных условиях и на практике достичь такого результата очень сложно. Нужны большие финансовые вложения.
А здесь все это присутствует в природе. Так вот именно эту воду и используют, чтобы раскрутить турбину генератора.
Интересное инженерное решение
Альтернативные источники энергии – это в первую очередь оборудование. Так вот сегодня на рынке появляются интересные приборы, с помощью которых можно получать небольшое количество электрического тока. Один из таких – термогенератор. Хотя надо отметить, что этот аппарат известен ещё с середины прошлого столетия.
Собой он представляет электрический генератор компактного размера, выдающий до 200 Вт электроэнергии. Используют такое оборудование в основном в зимнее время, когда эксплуатируют нагревательные приборы. Именно в сочетании с ними и работает теплогенератор. К примеру, на фото ниже показан теплогенератор Иоффе, разработанный в пятидесятых годах.
Положительные и отрицательные стороны
Итак, мы разобрались, что альтернативная энергетика – это будущее человечества, которое не имеет ограничения в ресурсе. При этом сами источники бесплатны и не требуют больших вложений в их разработке в отличие от добычи нефти, газа, угля и прочих.
Но есть у этой технологии получения энергии один отрицательный момент. Это высокая цена самого оборудования и его монтажа. Ведь речь сейчас идёт о приборах, которые можно использовать в быту, то есть в собственном доме. Не каждый владелец недвижимости может вложить кругленькую сумму в альтернативный источник электроэнергии и энергии тепловой.
Проще подключиться к линейным электрическим сетям и оплачивать приходящие счета. Или приводить газ в баллонах. Здесь не требуется сложного и дорогого оборудования. Но время вносит свои коррективы. С каждым годом суммы в этих счетах растут. И велика вероятность, что придёт то время, когда не всем будет под силу их оплачивать. И вот тут придёт эра использования альтернативных источников энергии.
Источник: blog.brigada174.ru
1. Использование альтернативных систем энергии
Поиск альтернативных источников энергии — это мощный общемировой вектор, определяющий будущее энергетики во всем мире. Уже сегодня для отопления и электричества зданий используются:
- солнечная энергия;
- энергия ветра;
- энергия, полученная из земли (геотермальная энергия);
- энергия морей и океанов;
- энергия внутренних вод;
- энергия биомассы;
- энергия биогаза.
Возобновляемая энергия и ее источники
В основном, альтернативные источники энергии делятся на возобновляемые и синтетические. Разница их заключается в том, что возобновляемые используют для получения энергии различные природные явления, в то время как синтетические построены на синтезе топлива, то есть, по сути, замены природных углеводородов синтетическими материалами.
Спрос и цены на электроэнергию растут не только в нашей стране, но и во всем мире. Это неизбежная плата за развитие современных технологий. И термин «возобновляемые источники» не совсем корректный — все потому, что спрос многократно превышает воспроизводство этих источников: человечество с каждым годом потребляет все больше нефти, газа и угля, месторождения истощаются, больше их не становится.
Все это ведет к тому, что ближайшие десятилетия на ископаемые-энергоносители во всем мире возникнет острый дефицит.
Что это значит для владельцев частных домов?
Это значит, пора начинать готовиться к резкому подорожанию энергоресурсов. Да, это произойдет не сегодня и не сразу. Но лучше к этому моменту быть готовым, утеплить дом, заменить котел, установить новые системы источников энергии, постараться сделать свой дом максимально энергоэффективным.
Сегодня в частных домах возобновляемую энергию из альтернативных источников можно получить посредством установки:
- Солнечных батарей (солнечные коллекторы);
- Теплового насоса;
- Рекуператоров вентиляции;
- Ветровых турбин;
- Установкой внешних систем электроснабжения (https://saen.com.ua/vneshnee-elektrosnabzhenie.html).
Учитывая наш холодный и резко континентальный климат, одного источника для отопления дома может оказаться недостаточно. И здесь уже надо смотреть комбинации:
- Если в вашем регионе много солнечных дней, можно рассмотреть комбинацию солнечных панелей и традиционного котельного отопления. Днем солнце будет экономить вам топливо, а ночью (пока заряжаются панели) дом будет отапливаться котлом;
- Если в вашем районе частые и сильные ветра, то однозначно стоит подумать об установке ветряка. Комбинировать ветряную энергию с котельным отоплением можно по той же схеме, что описана выше;
- Для более рационального использования энергии в теплых регионах, можно вообще рассмотреть замену традиционного котлов на котлы, работающие на биомассе, тепловые насосы и системы рекуперации тепла из вентиляции.
Что немаловажно, альтернативные источники энергии обеспечат стабильность отопления вашего дома. Ведь, ни для никого не секрет, что во многих российских поселках и деревнях отключение электричества — довольно частое явление.
Солнечная энергия
Основной элемент домашней солнечной электростанции — фотоэлектрические элементы, изготовленные из кремниевых пластин. Под воздействием солнечного излучения, они вырабатывают электричество, при том совершенно бесплатно.
Солнечные коллекторы могут еще использоваться в качестве вторичного теплоносителя. Например, с помощью них можно поддерживать в доме постоянную горячую воду. Разумеется, необходимо правильно спроектировать такую установку, учесть число всех жителей и их потребность в горячей воде, а также уровень поступающего на крышу дома солнечного света. В идеале коллекторы должны быть установлены с южной стороны дома.
Ветряная энергия
Установка домашнего ветряка — тоже интересное, но пока что дорогое решение для большинства домовладельцев. Зато такая система менее зависима от погоды и числа солнечных дней — ветряки работают постоянно, меняя лишь крутящий момент.
Рекуператор и рекуперация тепла
Рекуператор — это специальное устройство, устанавливаемое в систему вентиляции, главная функция которого — возвращать исходящий из дома теплый воздух обратно в дом.
На рынке представлено множество моделей и типов рекуператоров. Стоят они относительно недорого. Для лучшего эффекта, рекомендуется выбирать устройства с максимальным КПД (свыше 90%) и потреблением не более 0,35 Вт мощности на 1 м3 воздуха.
Сочетание возобновляемых источников энергии: гибридные решения
В доме можно комбинировать более одного альтернативного источника энергии. Наиболее популярным решением являются гибридные коллекторы с использованием фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов. В тоже время они нагревают воду и вырабатывают электричество.
Энергию и тепло сегодня даже можно извлечь из сточных вод. На рынке есть так называемые системы отопления от сероводорода. Они собирают теплую воду, ранее использовавшуюся для стирки или мытья посуды, и передают ее в систему отопления дома. Эта система состоит из фильтра, специального резервуара для сточной воды и насоса.
Какое устройство выбрать для своего дома — решать вам. Если бюджет ограничен и вы не уверены в том, что устройство будет работать эффективно, рекомендуется начать с малого: установкой одной солнечной панели или рекуператора. А там уже смотреть.
Могут ли альтернативные системы энергии полностью заменить котел?
Нет, пока что не могут. Альтернативные источники энергии часто критикуют за их малую мощность — ни солнечные панели, ни ветряные электростанции, ни рекуператоры, разумеется, не смогут полностью решить проблему отопления и электричества частного дома. Или смогут, но это будет стоить слишком дорого.
Тем не менее, очевиден и другой факт — что такие устройства уже сегодня становятся важной составляющей инженерии многих домов, поскольку многие владельцы поняли, что такие системы позволяют неплохо сэкономить на счетах за газ и электроэнергию.
2. Замена котла на более эффективный
Отопительная установка — это сердце каждого дома. И если вы задумались о том, как сделать свой дом более энергоэффективным, впору подумать о замене котла. Тем более, если он старый и ему уже больше 10 лет.
Эффективность котлов определяют по КПД – т. е. коэффициенту их полезного действия. Как правило, этот показатель указывается на упаковке или сайте производителя.
В принципе все современные газовые и твердотопливные котлы отличаются высоким КПД — от 85-90% и выше. Тем не менее, даже несколько процентов КПД могут сэкономить вам десятки тысяч рублей на отоплении дома.
Самым высоким КПД обладают газовые конденсационные котлы, у которых этот параметр доходит до 98%. Однако слишком полагаться на этот показатель при выборе котла не стоит. Характерный пример: есть два вида газовых котлов: конвекционные и конденсационные. КПД первых составляет более 92%, вторых — около 85-90%. Однако в конвекционных котлах часть энергии теряется вместе с продуктами горения. И более экономичными с точки зрения потребления топлива являются конденсационные котлы.
Можно также рассмотреть замену котла на работающий от возобновляемых источников энергии. Одним из эффективных решений являются твердотопливные отопительные котлы, работающие за счет сжигания биомассы. Такие отопительные установки крайне экономичны и экологичны — весь СО2, образующийся при сжигании топлива, полностью поглощается деревьями и растениями и не попадает в атмосферу.
При выборе котла необходимо учитывать климатические условия и возможные тепловые потери здания. Затем следует определиться с типом топлива, что это будет: брикеты, пеллеты или щепы.
Другим решением для модернизации системы отопления может быть установка теплового насоса. Это устройство, которое позволяет извлекать тепловую энергию из земли, воздуха или воды. Принцип его работы заключается в передаче тепла, при помощи специального компрессора, из мест с низкой температурой в места с высокой температурой. Затем энергия конденсируется и передается в отапливаемое помещение.
Как и в случае использования других возобновляемых источников энергии, выбор теплового насоса должен также основываться на реальных потребностях членов семьи и специфике здания.
3. Минимизация потерь тепла из дома
В заключение этой статьи мы не можем не затронуть еще один важный аспект — минимизацию потерь тепла из дома. Ведь, очевидно, какими бы эффективными и современными не были источники энергии вашего дома, если он «дырявый как сито» — все труды будут напрасными, а экономия бюджета — минимальной.
Как же избавиться от потерь тепла? Поскольку мы уже ранее неоднократно писали на нашем портале Nedvio.com об энергоэффективности домов, различных утеплителях и пассивных технологиях строительства, рассмотрим эти факторы здесь кратко:
- Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
- Выявление тепловых мостов и их устранение;
- Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи [U] до 1,0 Вт / м²K);
- Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
- Теплоизоляция труб и установка более эффективных бойлеров.
Разумеется, это далеко не все факторы. Вот наглядная схема того, куда может уходить тепло из вашего дома:
Если следовать данным рекомендациям и привести дом в порядок, вы уже с первых недель заметите, что дом станет более теплым, а счета за отопление и электричество станут меньше. Ну а использование альтернативных, возобновляемых источников энергии поможет достичь вам еще лучших показателей комфорта и эффективности вашего дома.
Источник: Nedvio.com
Многие полагают, что дешевое отопление частного дома возможно только на магистральном газе. Подумаем, что делать, если его нет, и подведение не планируется, и какой может быть альтренативная энергия для дома.
Содержание:
- Как работает ветрогенератор.
- Как установить солнечный коллектор.
- Как обустроить тепловой насос.
- Как выбрать инвертор.
Сегодня, когда цены на энергоносители стремительно растут вверх, а стоимость подключения к трубе с «голубым топливом» неоправданно высока, всё большее число домовладельцев отказывается от традиционных энергоресурсов и обращает свой взор на альтернативные источники энергии для дома.
Опираясь на знания экспертов и опыт участников forumhouse.ru мы расскажем вам, чем можно заменить газ; как ветер, солнце и тепло земли становятся альтернативой электричеству из проводов — используя их, можно осветить и обогреть загородный дом.
Альтернативный источник электроэнергии: ловец ветра
Именно так можно назвать ветрогенератор. Люди с давних пор используют силу ветра в качестве источника альтернативной энергии.
Пройдя долгий путь, знакомые всем ветряные мельницы превратились в современные ветроэнергетические установки способные вырабатывать электроэнергию.
По какому принципу работает ветрогенератор
Всё довольно просто. Поток ветра вращает лопасти ветроколеса, заставляя таким образом вращаться вал электрогенератора.
Генератор в свою очередь вырабатывает электрический ток.
Следует помнить, что генератор выдает непостоянное напряжение с различной частотой. На случай отсутствия ветра в комплект ветроэнергетической системы входит блок аккумуляторных батарей, куда и поступает выработанная генератором электроэнергия.
Среди индивидуальных домовладельцев наиболее широкое распространение получили ветроэнергетические установки мощностью до 10 кВт. Имеются три основных типа конструкции ветродвигателей:
- Малолопастные. Чаще всего имеют три лопасти. Отличаются высоким КПД и простотой конструкции. Недостатки: из-за малой площади лопастей, начальный запуск двигателя требует скорости ветра не менее 5-5 м/с. Также пользователи отмечают высокий уровень шума.
- Многолопастные. На ветровое колесо монтируется от 18 до 24 выгнутые лопасти. Начинают работать при скорости ветра в 2-4 м/с. Отличаются низким уровнем шума, но и более низким КПД, чем малолопастные ветродвигатели. Недостатки: усложненность конструкции, которая мешает установить ветрогенератор своими руками, и возникающий при их работе гироскопический эффект.
- Роторные ветродвигатели – имеют вертикально расположенные лопасти, которые двигаются не по прямой, а по кругу. Достоинства: стабильная работа при постоянном ветре, низкий уровень шума. Существенный недостаток подобной конструкции ветродвигателя низкий КПД, не более 18 %.
Посмотрим, как же сделать ветроэнергетическую установку эффективной в наших условиях.
Интересен личный опыт участника forumhouse.ru Александра Капустина (ник на форуме Бывалый 1406)
– Размещать ветрогенератор следует на площадке, где для ветров существует как можно меньше помех. Энергия ветра – это кубическая функция скорости ветра. Это означает, что незначительные изменения скорости ветра вызывают существенные изменения выходной мощности. В целях безопасности ставить ветряк желательно дальше от жилых построек. О высоте мачты – ставим как можно выше.
В условиях поселков под Москвой можно рекомендовать высоту мачты не менее 15 метров. А при самостоятельном расчёте системы альтернативного энергоснабжения частного дома сначала необходимо выяснить, какое количество энергии требуется от системы. Для этого придётся определить пиковую мгновенную мощность, а также рассчитать две величины ожидаемого суточного энергопотребления — его максимальное и среднее значения.
Следует помнить, что в наших климатических условиях ветряки могут работать на полную мощность примерно 20–30% дней в году, поэтому ветрогенератор следует рассматривать как дополнительную, резервную систему электроснабжения по выработке электроэнергии для питания бытовых электроприборов.
Ловцы солнца
Как можно использовать энергию солнца: первое, что приходит в голову – солнечная батарея.
Уже никого не удивить фотоэлементами, размещенными на крыше коттеджа.
Но речь в нашем материале пойдёт не о них, а об устройстве способном преобразовывать солнечную энергию в тепло пригодное ля отопления или горячего водоснабжения дома.
Солнечные коллекторы
За ответом на вопрос, что такое солнечный коллектор, обратимся за разъяснениями к заместителю технического директора компании «АкваБур» Евгению Касаткину.
– В основу гелиосистемы или, проще говоря, солнечного коллектора заложен принцип получения тепла от солнечного излучения и дальнейшей передачей накопленной энергии в систему ГВС или отопления.
Существуют два вида солнечных коллекторов:
- Вакуумный солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе производиться с помощью вакуумных трубок. Вакуумная трубка – это колба с двойным стеклом с выкаченным из неё воздухом. С внутренней стороны колба покрыта отражающим материалом, который впускает солнечное излучение, но не выпускает наружу. А во внутренней части системы, находятся трубки со стержнем, в котором находиться теплоноситель. Вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.
- Плоский солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе основан на поглощении солнечного излучения абсорбирующей пластиной, после чего энергия, в виде накопленного тепла передаётся жидкому носителю. Обратная сторона солнечного коллектора покрывается теплоизоляцией.
Какую систему выбрать с учётом работы в наших условиях
По мнению руководителя направления отдела развития компании «Виссманн» Михаила Мурашко:
– При пасмурной погоде, смоге и рассеянном излучении наиболее эффективно работают трубчатые вакуумные коллекторы. А плоские солнечные коллекторы, более оптимальны для использования в районах с высокой солнечной инсоляцией.
Евгений Касаткин:
– В зимний период и в северных районах солнечный коллектор может использоваться как дополнительная система, подключённая к системе отопления или ГВС. Но наилучшие показатели мы получим летом, когда система при правильной её установке и монтаже, может полностью удовлетворить вашу потребность в горячей воде, без использования косвенных систем нагрева воды.
Установка солнечного коллектора позволит вам получить практически бесплатное тепло. Если системе необходима принудительная циркуляция теплоносителя, то электричество потребуется лишь для работы насоса. А в солнечный день, гелиосистема может нагреть воду до температуры 50-70 С.
Тепловые насосы
Как гласит закон сохранения энергии: «Энергия не может возникнуть из ничего и не может просто так исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую».
В земле, воздухе и воде содержится большое количество низкопотенциальной тепловой энергии которую можно использовать для отопления дома. Остаётся только собрать эту рассеянную тепловую энергию и «запустить» её в систему теплоснабжения дома. Для этого применяется специальное устройство – тепловой насос.
В чем заключается эта технология, объясняет директор компании «SagaTherm» Александр Сагалович:
– Тепловой насос – это холодильная машина.В обычных условиях тепловая энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому. Тепловой насос может забирать тепловую энергию у менее нагретого тела и передавать его более нагретому, нагревая его еще сильнее.
Тепловой насос способен отбирать тепловую энергию из следующих источников – воздуха, воды и земли. В наших условиях наиболее целесообразно построить систему тепловых насосов, базирующуюся на отборе тепла земли и воды.
Для перекачивания 4 кВт тепловой энергии нам понадобится примерно 1 кВт электроэнергии. Но электроэнергия тоже никуда просто так не пропадет, она превратится в тепловую энергию, т.к. компрессор в процессе работы также нагревается. Итого – затратив 1 кВт электроэнергии, мы получаем 5 кВт тепла.
Какую выгоду даёт установка этого устройства
Евгений Касаткин:
– Выгоду от использования тепловых насосов лучше всего демонстрирует следующая таблица.
Теперь мы знаем, как работает тепловой насос. Рассмотрим, какие бывают типы систем.
Выбор конструкции будет зависеть от наличия на вашем участке дополнительных свободных площадей или водоёма.
А именно:
- Вертикальная система. Применяется, если на участке нет места для закладки контура труб или отсутствуют незамерзающие зимой водоёмы. Для монтажа теплового насоса бурятся от 3 до 5 скважин, глубиной от 50 до 150 метров.
- Горизонтальная система. Менее затратна, чем вертикальная система, т.к. отпадает необходимость в бурении дорогих скважин. Контур труб закладывается на небольшой глубине, обычно около 1.5 метров, но требуется довольно приличная площадь участка.
- Водная система. Если возле участка, не далее чем 100 метров, есть незамерзающий в зимнее время водоём, то закладка контура труб в нём будет наиболее разумным выбором.
Особенности эксплуатации тепловых насосов
Как и любая инженерная система, отопление и горячее водоснабжение на базе теплового насоса требует очень вдумчивого подхода.
Александр Сагалович:
– Вертикальная и горизонтальная системы обустройства грунтового теплообменника одинаково эффективны. Горизонтальный теплообменник занимает много места, но значительно дешевле вертикального.
Бурение скважин обойдётся дороже, но зато можно сэкономить место на участке.
Для многих это единственное решение, т.к. участок не позволяет разместить горизонтальный теплообменник.
При обустройстве горизонтального грунтового теплообменника понадобится примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности. После завершения работ, эту землю можно использовать без ограничений, единственное, на ней нельзя будет строить капитальные строения. Одним из способов использования тепловых насосов в качестве отопительного контура, может стать монтаж системы водяного тёплого пола.
Инвертор – как часть системы источника альтернативной энергии
Как уже говорилось выше, выработанное источником альтернативной энергии электричество накапливается в аккумуляторах. Но что делать дальше с этой энергией, ведь аккумуляторные батареи выдают постоянный ток, непригодный для подключения бытовых электроприборов? На помощь приходит преобразователь тока – инвертор. При помощи данного прибора постоянный ток преобразовывается в переменный.
Об особенностях использования инверторов для создания систем автономного и бесперебойного электропитания, рассказывает главный инженер компании «СибКонтакт» Сергей Лесков:
– Инверторы встраиваются в различные системы по производству альтернативной энергии содержащие аккумулятор, тем самым обеспечивая весь дом электроэнергией с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения являются обязательной частью установки автономного электропитания, так как к ним можно подключить любое, даже самое чувствительное оборудование.
При создании системы автономного и бесперебойного электропитания инверторы имеют ряд преимуществ по сравнению с дизель и бензогенераторами:
- Эти элементы системы работают в автономном режиме и не требуют присутствия человека;
- В режиме холостого хода потребляют минимум электроэнергии;
- Не требуют специальной вытяжной вентиляции помещения;
- Не требуют звукоизоляции помещения.
Таким образом, выбор эффективного источника альтернативной энергии для загородного дома, заключается в комплексном подходе к решению множества достаточно сложных задач, требующих знаний, опыта и умелых рук.
Узнать больше об альтернативной энергии в частном доме вы можете из соответствующей ветки форума. В нашей теме раскрывается вопрос использования ветрогенератора и о том, можно ли собрать его своими руками для энергоснабжения альтернативного дома.
Поучаствуйте в обсуждении нескольких вариантов применения тепловых насосов. Ознакомившись с видео на нашем сайте, вы увидите, как геотермальный насос обеспечивает теплом дом в случае отсутствия магистрального газа. А в этом разделе форума ведётся обсуждение инверторов.
Источник: www.forumhouse.ru