Собираем альтернативный источник энергии: лучшие идеи для частного дома. Альтернативные источники энергии для дома Альтернативные источники электричества

Энергоносители помогают обеспечивать функции всех коммуникационных линий. При временном отсутствии основных магистралей можно использовать альтернативные источники электроэнергии. Они не так популярны, как традиционные, но выгоднее в плане эксплуатации и практически не вредят окружающей среде.

Откуда и в каком виде получить энергоресурсы

Использование солнечных панелей

Традиционными энергоисточниками являются тепловые, атомные и гидроэлектрические станции. Альтернативное энергоснабжение может самовосстанавливаться, является эффективным, дешевым и экологически безопасным. По факту энергия есть в природных ресурсах, нужно только попытаться ее извлечь. Без специальных навыков можно выполнить следующие работы:

устанавливать солнечные коллекторы и батареи, чтобы запитывать освещение или греть воду;
монтировать ветрогенераторы;
использовать тепловые насосы для отопления дома за счет тепла воды, земли или воздуха;
применять биогазовые установки для переработки отходов животных, птиц, человека.

Минус нетрадиционных энергоисточников – большие финансовые вложения для их организации.

Источники возобновляемой энергии

Ветрогенераторы на крыше частного дома

По причине ограниченности топливных ископаемых ученые всего мира разрабатывают и внедряют в эксплуатацию энергоисточники будущего. К возобновляемым относятся:

Генераторы электричества – на территории России чаще всего используются электрические, бензиновые и газовые. Последний работает на сжиженном и природном топливе, за счет малошумности применяется в быту и является долговечным.
Энергия солнца – человек пользуется электромагнитным излучением. Источник электричества и автономного отопления бесшумный, экологически безопасный.
Ветряные установки – функционируют на основании трансформации кинетической энергии ветра в механическое вращение турбины, вырабатывающей переменный ток. Горизонтальные и вертикальные ветряки отличаются высоким КПД.
Биотопливо – оптимальными вариантами будут жиры масличных культур, водоросли, газ от брожения органических отходов.
Станции с водяным колесом – удобный энергоисточник, если рядом с домом имеется река. Турбинное колесо приводится в движении при помощи водных потоков.
Геотермальные решения – на сейсмически активных территориях преобразовывают тепло, возникающее в момент выброса геотермальной воды.

Россия располагает несколькими солнечными станциями – в Оренбургской области (мощность 40 МВт), в Республике Башкортостан (мощность 15 МВт), на территории Крыма (10 штук по 20 МВт каждая).

Применение энергии солнца

Подключение солнечной батареи к домашней электросети

Альтернативное электричество на основе электромагнитного солнечного излучения оправдано для людей, у которых есть дача за городом. Причина – показатель суммарной мощности в хорошую погоду не более 5-7 кВт за час. На сегодняшний день популярны несколько солнечных установок.

Солнечные батареи

Сборка устройств производится из фотоэлектрических преобразователей. Промышленные элементы конструируются из минеров, вырабатывающих ток при воздействии прямого света. В частном секторе популярны кремниевые преобразователи поли- и монокристаллического типа. Последние отличаются КПД 13-25 %, но поликристаллические дешевле. Температурный диапазон пластин – от -40 до +50 градусов.

Солнечные коллекторы

Вакуумные солнечные коллекторы

Используются для нагрева воздуха или воды. Пользователь может задать направление нагретых потоков, организовать резерв на случай плохой погоды. Производители выпускают три модификации коллекторов – воздушные, плоские и трубчатые.

Плоские пластиковые. Представляют собой черную и прозрачную панель в одном корпусе с центральным змеевиком из меди. При воздействии солнечных лучей нагревается нижний темный элемент. Он передает тепло медному змеевику, который греет воду. Плоский коллектор подходит для подогрева воды в бассейне или летнем душе. Минус технологии – для нагрева больших объемов требуется много элементов.
Трубчатые. Имеют вид вакуумных или коаксиальных трубочек из стекла. По ним стекает вода, нагретая солнцем. Тепло, сосредоточенное внутри специальной системой, нагревает воду в накопительном резервуаре. Для циркуляции водных потоков применяется нанос. Трубчатый коллектор – неплохое решение для подогрева воды в ГВС и отопления.
Воздушные солнечные коллекторы. Устройства напоминают плоские пластиковые модели за счет черной нижней и прозрачной верхней панели. Габаритные установки находятся на восточной или юго-восточной стене. В них за счет солнечного тепла нагревает воздух, подаваемый в дом и хозяйственные помещения специальными вентиляторами.

Солнечная энергия лучше всего подходит для теплых полов.

Самостоятельное изготовление солнечных панелей

Солнечные установки – альтернатива традиционному электричеству, которая в готовом виде стоит дорого. При собственноручной сборке можно снизить себестоимость конструкции в 3-4 раза. Перед началом создания солнечной панели нужно понять принцип ее функционала.

Как работает система солнечного электроснабжения

Для представления принципа работы стоит начать с конструкции. Устройство солнечных энергоисточников включает:

солнечную панель – комплекс узлов преобразования солнечного света в электронный поток;
АКБ – в системе их несколько, количество зависит от мощности потребителей;
контроллер заряда – обеспечивает нормальную зарядку АКБ без перезарядки;
инвертор – трансформирует ток низкого напряжения с батарей в ток высокого напряжения (для дома хватит 3-5 кВт).

Солнечные батареи по отдельности производят токи с низким напряжением (около 18-21 В), чего хватает для зарядки аккумулятора на 12 вольт.

Создание солнечной батареи

Материалы для изготовления солнечной панели

Сборка батареи производится из модульных фотоэлементов. В одном бытовом модуле находится 30, 36 и 72 элемента. Они соединяются последовательно с источником питания, максимальное напряжение которого – 50 В.

Для корпусной части понадобятся деревянные брусья, ДВП, оргстекло и фанера. Дно бокса вырезается из фанеры и вставляется в рамку из брусков 25 мм в толщину. По периметру рамы проделываются отверстия. Для предотвращения перегрева элементов шаг сверления должен составлять 15-20 см.

Для размера дна подсчитайте количество фотоэлементов и замеряйте каждый.

Сборка солнечной панели

Из ДВП канцелярским ножом вырезается подложка из ДВП с вентиляционными отверстиями. Их изготавливают по квадратно-гнездовой схеме с отступом на 5 см. Затем:

Элементы укладываются верхней частью на подложку и распаиваются.
Соединения производятся последовательно, порядово.
Готовые ряды присоединяют на шины, проводящие ток.
Элементы переворачивают и крепят в посадочном месте силиконом.
Проверяют параметры напряжения на выходе. Его диапазон составляет от 18 до 20 В.
2-3 дня производят обкатку батареи для тестирования заряжающей способности.
По окончании проверки стыки герметизируют.

Подготовка панели к монтажу

Покрасьте и просушите подложку 2 раза.

После проверки функционирования собирают солнечную панель:

Выводят контакты входа и выхода наружу.
Вырезают крышку из оргстекла и фиксируют ее саморезами на заранее проделанные отверстия.
При использовании диодной цепи из 36 диодов с напряжением 12 В с детали снимают краску ацетоном.
В пластиковой панели проделываются отверстия, вставляют и распаиваются диоды.

На последнем этапе выполняется монтаж и ориентирование солнечной панели для облегчения доступа обслуживания и эффективности получения энергии.

Правила монтажа солнечной панели

Подключение солнечной батареи

Промышленные модификации могут вращаться самостоятельно. Бытовые устройства необходимо выставлять по нескольким параметрам:

Удаление от затененных участков – дерево или высокий дом рядом сделают работу прибора неэффективной.
Ориентир на солнечную сторону. Жители северного полушария ориентируют конструкцию на юг, южного – на север.
Угол наклона – привязывается к географической широте участка. Летом солнечную панель лучше наклонять на 30 градусов к линии горизонта, зимой – на 70 градусов.
Наличие доступа для обслуживания – уборки пыли, грязи, налипшего снега.

Устройство будет эффективным в случае прямой направленности лучей солнца на крышку.

Особенности ветрогенераторов

Вертикальный ветрогенератор

Источники ветровой электроэнергии работают по принципу преобразования кинетической энергии в механическую, а затем – в переменный ток. Электричество можно получить при минимальной скорости ветрового потока от 2 м/с. Оптимальной является скорость ветра от 5 до 8 м/с.

Виды ветряных генераторов

По типу крепления ротора существуют модификации:

Горизонтальные – отличаются минимальным количеством материалов для изготовления и большим КПД. Минусы прибора заключаются в высокой монтажной мачте и сложности механической части.
Вертикальные – работают в большом диапазоне ветровой скорости. Специфика генератора – необходимость дополнительной фиксации мотора.

По количеству лопастей существуют одно- или многолопастные модели. По материалу лопасти классифицируются на парусные и жесткие. Винтовой шаг установки бывает изменяемым (можно выставить рабочую скорость) и фиксируемым.

При строительстве ветровой установки обязательно создается и укрепляется фундамент.

Конструкция ветрогенератора

Готовый ветряной генератор состоит из таких частей:

вышка – ставится в ветреной зоне;
лопастный генератор;
контроллер лопастей – преобразует переменный ток в постоянный;
инвертор – трансформирует постоянный ток в переменный;
накопительный аккумулятор;
резервуар для воды.

Накопительная АКБ сглаживает разницу в сезон ветров и период штиля.

Изготовление тихоходного ветрогенератора из генератора машины

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора

Поскольку комплект для сборки ветрогенератора стоит от 250 до 300 тыс. руб, конструкцию целесообразно сделать собственноручно. Понадобится генератор автомобиля и аккумуляторная батарея.

Лопасти обеспечивают работу других устройств ветряка. Самостоятельно их можно изготовить из ткани, металла или пластиковой трубы следующим образом:

Выбрать материал с хорошей ветроустойчивостью – толщиной от 4 см.
Рассчитать длину лопасти так, что диаметр трубы равнялся 1/5.
Обрезать трубу и применять ее в качестве шаблонов.
Пройтись по краям всех элементов наждачкой для удаления неровностей.
Зафиксировать пластиковые лопасти на диске из алюминия.
Произвести балансировку колеса посредством фиксирования в горизонтальном положении.
Обточить края ветрового колеса при вращении.

Оптимальная схема лопастей – большое количество, но меньший размер.

Мачта должна быть надежной, прочной и не раскачиваться

Проект изготовления мачты нужно начать с выбора материала. Понадобится стальная труба длиной 7 м и диаметром 150-200 м. При наличии препятствий колесо поднимается выше их на 1 м.

Для дополнительной устойчивости конструкции изготавливаются колышки под растяжку из стального или оцинкованного троса 6-8 мм в толщину. Мачту и колышки нужно забетонировать.

Процесс переделки автогенератора заключается в перемотке старторного узла и создании ротора на основе неодимовых магнитов. В приборе просверливаются отверстия под них. Магниты нужно ставить, чередуя полюса и заполнять пустоты эпоксидкой.

Ротор оборачивается бумагой для перемотки катушки в одном направлении по трехфазной схеме. На последнем этапе генератор тестируется – при 300 оборотах должно показывать 30 В.

Чем больше витков на катушке, тем эффективнее работает генератор.

Альтернативные ветровые источники тепла и электрической энергии собираются после изготовления поворотной оси. Понадобится труба с двумя подшипниками и хвостовая часть из оцинкованного листа 1,2 мм в толщину.

Генератор крепится к мачте посредством рамы их профтрубы. Расстояние от балки до лопастей должно быть больше 25 см. После сборки базовой конструкции монтируются контроллер заряда, инвертор и АКБ.

Отопление дома при помощи тепловых насосов

Отопление с помощью тепловых насосов

Европа уже несколько лет использует тепловые насосы, взаимодействующие со всеми альтернативными видами электроэнергии. В летнее и зимнее время установки забирают тепло из почвы, воздуха, воды и направляют его на обогрев помещения.

Разновидности тепловых насосов

В зависимости от потребностей в обогреве можно подобрать модели с 1, 2, 3 контурами, 1-2 конденсаторами. Они будут работать на нагрев и охлаждение либо исключительно на нагрев.

По типу энергоисточника и способу добычи электроэнергии устройства бывают:

Воздух-вода. Тепловые потоки забираются из воздуха и нагревают воду. Системы подходят для климатических зон с зимней температурой -15 градусов.
Земля-вода. Актуальны для умеренного климатического пояса. Монтируются в грунт посредством коллектора или зонда без разрешительных документов на бурение.
Вода-вода. Устанавливаются рядом с водоемами. Зимой насос за счет нагрева источника обеспечивает теплом большой дом.
Вода-воздух. Источник энергии – водоем. Тепловые потоки при помощи компрессора поступают в воздух. Он становится теплоносителем.
Земля-воздух. Почва является источником тепла, которое передается в воздух компрессором. Переносчик энергии – жидкости-антифризы.
Воздух-воздух. Приборы работают по принципу кондиционера – на охлаждение и обогрев.

Выбор источника тепла зависит от геологии местности и наличия препятствий для земляных мероприятий.

Как работает тепловой насос

Тепловой насос функционирует на основании цикла Карно – повышения температуры при резком сжатии теплоносителя. Поскольку устройства имеют 3 рабочих контура (2 – наружных, 1 – внутренний), конденсатор, испаритель и компрессор, схему их действия можно представить так:

Теплоноситель первого контура (находится в воде, на воздухе, в земле) забирает тепло и источников с низкими потенциалами. Максимальная температура узла около + 6 градусов.
Низкотемпературный носитель с низкой температурой находится во внутреннем контуре. Хладагент при нагреве испаряется, его пар в компрессоре сжимается. В этот момент выделяется тепло. Температура паров – от +35 до +65 градусов.
Тепло в конденсаторе попадает на теплоноситель из контура отопления. Пары становятся конденсатом и направляются в испаритель.

Цикл работы теплонасоса постоянно повторяется.

Тепловой насос из подручных материалов

Самодельный тепловой насос

Самоделка вполне реальна, если у вас имеются рабочие детали от бытовой техники.

Для подготовки конденсатора и компрессора понадобится:

Сделать компрессор насоса из компрессора холодильника либо кондиционера. Деталь фиксируют мягкой подвеской на стене котельной.
Сделать конденсатор. Оптимальный вариант – резервуар из нержавейки на 100 л.
Разрезать емкость болгаркой пополам, а потом вставить змеевик (медная трубка холодильника или кондиционера).
После монтажа змеевика сварить половинки бака.

Для качественного шва пользуйтесь аргоновой сваркой.

Для теплового насоса нужны две скважины

Испаритель изготавливается на основе пластикового бака на 75-80 л со змеевиком из медной трубы ¾ дюйма в диаметре. Она обматывается вокруг стальной трубы 300-400 мм в диаметре. Витки фиксируются перфоуглом.

На змеевике нарезается резьба для сцепки с трубопроводом. В установку закачивается хладагент, после чего испаритель крепится на стену.

Оптимальным источником для данных альтернативных способов получения тепла и электроэнергии будет вода из скважины либо колодца. Жидкость не замерзает даже в зимнее время.

Понадобится 2 скважины:

для забора воды и ее подачи к испарителю;
для сброса отработанной воды и ее поступления на испаритель.

Автономность теплового насоса обеспечат автоматические механизмы контроля движения теплоносителя по контурам отопления и давления фреона.

Получение тепла из других альтернативных источников

Наружный контур системы прямого теплообмена

При организации первого внешнего контура насоса понадобится эффективный тепловой

Энергия солнца, ветра, земли, воды – все то, что когда-то было сюжетом фантастических рассказов, становится привычным атрибутом современной жизни. На смену ограниченным ресурсам угля, нефти и древесины приходят неисчерпаемые источники альтернативной энергетики. Причем с каждым годом они становятся все доступнее по цене обычным гражданам. К тому же, изготовить альтернативные источники энергии для частного дома можно и своими руками, и для этого вовсе не обязательно быть гениальным физиком.

Разновидности альтернативных устройств

Самыми популярными и доступными устройствами по добычи возобновляемой энергии являются:

· солнечные батареи;

· ветрогенераторы;

· тепловые насосы;

· биогазовые установки.

Выбор в пользу того или иного прибора будет зависеть от ваших финансовых возможностей, а также от количества доступных ресурсов, которые необходимо будет преобразовывать в энергию. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого из этих устройств.

Устройства преобразования энергии солнца

Преобразование солнечной энергии в электрический ток возможно благодаря фотоэлементам. Это двухслойные полупроводники, первый слой которых характеризуется избытком электронов, а второй недостатком. Под воздействием солнца электроны переходят из одного слоя в другой, а затем направляются в аккумулятор, который выступает поставщиком энергии в дом.

Различные виды солнечных батарей отличаются между собой материалами, из которых изготавливают фотоэлементы.

Тонкопленочный кремний. Этот материал отличается наивысшей чувствительностью, что позволяет снабжать дом электроэнергией даже при дефиците солнечного света. Он устойчив к высоким температурам, в то время как другие разновидности начинают быстро изнашиваться при температуре выше 50°С. А благодаря пластичности, панели из этого материала легко размещаются даже на самой неровной крыше. Однако за минимальную толщину элементов приходится платить пониженной эффективностью, из-за чего нужно будет занимать батареями больше пространства дома.

Микроморфный кремний. Следующее поколение фотоэлементов от предыдущей разновидности отличается большей мощностью и при этом более низкой ценой, так как кремния на производство затрачивается еще меньше. Среди других достоинств – независимость расположения от сторон света и угла наклона к поверхности крыши.

Мультикристаллические пластины. Самый востребованный на рынке тип. За счет разнонаправленности кремниевых кристаллов пластины дают хороший эффект как в солнечные, так и в облачные дни. Довольно мощные, однако из-за окислительных реакций они отличаются непродолжительным периодом эксплуатации. Постепенно портиться батарея начнет уже после 3-го года использования.

Монокристаллические пластины. Самый мощный вид, требующий минимального пространства для размещения. Такие батареи подходят для установки на небольшие дома в любой климатической зоне, так как не подвержены влиянию неблагоприятных внешних условий.

Несмотря на то что альтернативные источники энергии для дома ежегодно теряют в цене, их окупаемости придется ждать не менее десяти лет. Стоимость даже самого бюджетного комплекта солнечных батарей начинается от 50000 руб., и это на панели, не отличающиеся долговечностью. При наличии минимальных конструкторских навыков рациональнее изготовить самодельные батареи.

Технология самостоятельного изготовления солнечных панелей

Собрать панели для дома своими руками гораздо дешевле, чем их приобретать, но на сами фотоэлементы все же придется потратиться. Наиболее выгодно их заказывать в китайских интернет-магазинах, например, АлиЭкспресс.

Технология сбора панели включает следующие этапы:

1. Изготовление каркаса. В качестве материала подложки можно взять ДСП, стекло, поликарбонат. Если каркас предполагается деревянный, его следует покрасить в белый цвет, чтобы фотоэлементы меньше нагревались и не вышли из строя раньше времени.

2. Соединение фотоэлементов в одну схему. Для этого их соединяют алюминиевыми проводниками, располагая параллельно друг к другу. Можно приобрести уже скрепленные элементы, но это выйдет дороже.

3. Герметизация батареи. Ее можно осуществить с помощью эпоксидной смолы или клеящейся пленки. При этом старайтесь избегать возникновения пузырьков воздуха, так как это скажется на мощности панели.

Установку самоделки необходимо произвести на той стороне крыши, где бывает максимальное количество солнца. Использовать ее можно как с аккумулятором, так и без. Либо совмещать два режима, обращаясь к аккумулятору только при недостатке солнца.

Преобразователи энергии ветра

Когда заходит речь о самом экологически чистом альтернативном источнике энергии, на ум сразу приходит живописный пейзаж полей с гармонично вписанными ветряками. В Европе такая картина действительно не редкость, в нашей же стране ветрогенераторы только набирают популярность.

Преобразование энергии ветра происходит за счет вращения лопастей, расположенных на мачте. В результате этого в движение приходит ротор, вырабатывающий трехфазный переменный ток. А чтобы энергия приобрела необходимые для бытовых нужд характеристики, ее пропускают через контроллер, а затем через инвертор.

Все ветроэнергетические установки работают по единому принципу, но они могут различаться по нескольким признакам:

1. По количеству лопастей, которых бывает от 1 до 3-х, либо они отсутствуют вовсе, и вместо них установлен парус.

2. По составу материалов ветряки могут быть металлические, парусные и изготовленные из стеклопластика. Чем прочнее материал, тем дороже устройство.

3. По шаговому признаку. То есть, скорость движения лопастей может быть фиксированной либо изменяемой. Цена второй разновидности повышается за счет более сложной и дорогостоящей установки.

4. По направлению вращения оси ветряки делятся на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные не зависят от направления и скорости ветра, но отличаются меньшей мощностью. К тому же они более громоздки и дорогостоящи. Горизонтальные имеют больший КПД, но полностью зависят от погодных условий. Устанавливать их имеет смысл только на открытых площадках и подальше от жилых строений, так как эти устройства производят много шума.

Цены промышленных ветрогенераторов отличаются большим разбросом и доходят до нескольких сотен тысяч рублей. Но существует и бесплатное решение – изготовить ветряк самостоятельно. В интернете можно найти огромное количество чертежей для изготовления подобного устройства из самых разных материалов. Лопасти делают из древесины и стеклопластика, а можно использовать в качестве них и алюминиевые или пластиковые трубы. Роль мачты выполняет стальная труба длиной от 5,5 м. А для генератора можно переделать асинхронный электродвигатель.

Тепловые насосы и биогазовые установки

Тепловые насосы менее распространены, но по эффективности не уступают другим устройствам альтернативных источников энергии – ветрякам или солнечным батареям. Эти устройства способны извлекать энергию из любых природных источников – воды, земли, воздуха.

Состоит насос из наружного и внутреннего контура, испарителя, компрессора и конденсатора. Наружный контур помещается в источник энергии, например, он может быть опущен на дно водоема или закопан в грунт. Затем в устройстве последовательно происходят процессы нагревания, испарения, сжатия пара и высвобождения тепла. Подобные устройства способны обогревать частный дом даже зимой при низкой температуре окружающей среды, так как больше зависят не от величины, а от ее постоянства.

Другим экологичным новшеством является биогазовая установка. Устройство работает на отходах жизнедеятельности домашних животных и является идеальным вариантом для небольшой фермы. Результатом работы установки будет газ, который образуется в процессе брожения. Газ можно использовать для отопления помещений, а непереработанные остатки навоза станут прекрасным удобрением.

Разнообразие современных альтернативных источников энергии позволяет обеспечить ресурсами частный дом без вреда для экологии. Их масштабное распространение пока сдерживает только недостаточная информированность населения и высокая стоимость. Последняя проблема решаема, так как приборы по добыче возобновляемой энергии не отличаются большой сложностью конструкции, и их вполне можно изготовить в домашних условиях.

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

До недавнего времени основными источниками энергии являлись: нефть, уголь, вода и . Однако природные ресурсы стремительно истощаются, цены на них растут, к тому же выбросы от их переработки оказывают негативное влияние на окружающую среду. По этим причинам многие страны склоняются к внедрению и развитию в области энергетики, которые позволят заменить традиционные виды топлива. В данной статье мы рассмотрим, что такое альтернативные источники энергии, их виды, эффективность и перспективы применения.

Читайте в статье

Альтернативные источники энергии – что это такое

Альтернативный источник энергии (АИЭ) представляют собой экологически чистый возобновляемый ресурс, который при преобразовании позволяет получать тепло или электричество, используемые для повседневных нужд человека. К таким ресурсам следует отнести все существующие виды природных водоёмов, солнце, ветер, тепло из недр земли, а также переработанное вторсырьё. Альтернативные источники энергии, в отличие от традиционных видов, могут возобновляться неограниченное количество раз, они более эффективны, дешевле и экологически безопасны.

Виды альтернативных источников энергии

В зависимости от возобновляемого ресурса современные источники энергии разделяются на несколько видов, которые определяют способы её преобразования и типы установок, предназначенных для этого. Рассмотрим кратко альтернативные источники энергии и их характеристики.

Использование альтернативных источников энергии – солнце и ветер

Преобразование энергии солнца при помощи специальных устройств позволяет получать тепло и электричество для дальнейшего использования. Электрическая энергия генерируется благодаря физическим процессам, которые происходят в кремниевых полупроводниках солнечных панелей под воздействием солнечных лучей, а тепловая – свойствам газов и жидкостей.

Использование ветра в качестве альтернативного источника энергии основано на преобразовании силы воздушных потоков в электричество при помощи специальных генераторных установок. Ветрогенераторы имеют различную конструкцию и габариты, а также отличаются и по месту расположения. Ветер приводит в движение лопасти, которые, в свою очередь, вращают генератор, вырабатывающий электроэнергию.

Вода и тепло Земли на службе человека

Силу воды для получения электроэнергии человек научился использовать уже давно. Раньше для этого строились гидроэлектростанции, которые перекрывали реки, это были как небольшие, так и грандиозные сооружения. С развитием технологий конструкции гидроэлектростанций изменились, и теперь появилась возможность получать электричество не только за счёт силы речного потока, но и благодаря приливам морей и океанов (приливные станции). Вода падает на лопасти турбин, вращающих генератор, который вырабатывает электроэнергию, поступающую к потребителю.

В недрах нашей Земли скрыты огромные запасы тепла, которые позволяют заменить более дорогостоящие и «грязные» источники энергии. Это направление называется геотермальной энергетикой, в которой используют четыре основных вида теплоресурсов:

поверхностное тепло земли;
энергия пара и горячей воды, находящиеся у поверхности земли;
тепло, сконцентрированное глубоко в недрах планеты;
энергия магмы и тепла, скапливаемого под вулканами.

Внутреннее тело земли используется для отопления домов и производства электричества. Его запасы в 35 млрд раз превышают годовую потребность в энергии во всём мире. Первая геотермальная электростанция мощностью в 7,5 МВт была введена в Италии в 1916 году. На данный момент себестоимость электроэнергии, вырабатываемой ТеоТЭС, практически равна той, что производится угольными ТЭС.

Биотопливо – альтернатива бензину

Биотопливо является альтернативным источником энергии, которая получается вследствие переработки органического сырья или отходов. Этот вид топлива может быть в твёрдом, жидком или газообразном состоянии. В качестве твёрдого биотоплива используется дерево, брикеты и пеллеты из её отходов древесины или сельхозпродукции (лузга подсолнечника и гречихи, ореховая скорлупа и т.д.). Данное топливо используют для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭС.

Жидкое биотопливо получают путём переработки растительной массы определённых сельскохозяйственных культур и их отходов (солома) и используют в основном в качестве горючего для автомобилей. К этому виду экотоплива можно отнести:

биоэтанол;
биометанол;
биобутанол;
биодизель;
диметиловый эфир.

Газообразное экотопливо бывает трёх видов: биогаз, биоводород и метан. Его получают посредством брожения биологической массы. Сырьё подвергается воздействию особых бактерий, которые разлагают биомассу, и вследствие этого вырабатывается газ.

Развитие альтернативных источников энергии

По данным Минэнерго РФ, доля использования альтернативных источников энергии в России составляет всего лишь 1%. Планируется увеличить данный показатель к 2020 году до 4,5%, за счёт привлечения не только средств правительства Российской Федерации, но и частных предпринимателей. Развитие альтернативной энергетики имеет большой потенциал:

ввиду малой заселённости морских и океанских побережий Камчатки, Чукотки, Сахалина и других территорий возможно развитие ветровой и приливной энергетики;
актуально развитие солнечной энергетики, особенно в Ставропольском и Краснодарском крае, на Северном Кавказе, Дальнем Востоке и пр.

К сожалению, альтернативная энергетика не является приоритетным направлением российской промышленности. Основной проблемой является финансирование подобных проектов. Иногда добыча угля и нефти обходится дешевле, чем строительство ветрогенераторных и солнечных электростанций.

Альтернативные источники энергии для частного дома

Владельцы частных домов, благодаря использованию альтернативных источников энергии, могут существенно снизить расходы по или полностью отказаться от услуг поставщиков газа, электричества и тепла. Также имеется возможность не только сделать своё хозяйство энергонезависимым, но и реализовывать излишки. Государство всячески поощряет развитие и использование установок альтернативных источников энергии рядовыми гражданами. Для получения тепла и электричества при помощи нетрадиционных источников энергии можно использовать заводское оборудование или сделать его своими руками. Итак, альтернативная энергетика позволяет:

преобразовывать солнечную энергию в электричество или тепло для горячего водоснабжения и низкотемпературного отопления;
с помощью специальных генераторов получать электроэнергию, используя силу ветра;
с помощью специальных насосов забирать из земли, воды и воздуха тепло и отапливать дома и вырабатывать электроэнергию посредством теплогенераторов;
получение газа из отходов сельхозпродукции, биологических материалов и продуктов жизнедеятельности домашних животных и птиц.

Наибольшая эффективность достигается путём использования нескольких видов источника альтернативной энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Использование энергии солнца позволяет получать при помощи солнечных полупроводниковых панелей и коллекторов электричество и горячую воду для отопления и ГВС. Под воздействием света на кремниевые элементы возникает направленное движение электронов (электрический ток). Соединив достаточное количество панелей, можно получить электричество, которое хватит для обеспечения нужд одного дома. Так, например, солнечная батарея площадью 1,4 м2 при хорошей освещённости выдаёт 24 В при мощности порядка 270 Вт. Поскольку солнце светит не всё время и с разной силой, то невозможно подключить бытовые приборы напрямую к преобразующим панелям. Для того чтобы пользоваться электричеством от солнечных батарей, нужна целая система, включающая в себя:

аккумулятор (АКБ) для накопления излишков электроэнергии (задействуется в тёмное время суток и ненастную погоду);
контроллер (необязателен, но рекомендован) предназначен для мониторинга уровня заряда АКБ, чтобы не допустить полной разрядки или перезаряда, а также для оптимизации работы солнечных панелей;
инвертор , преобразующий постоянный ток в переменный и позволяющий получить напряжение в 220−230 В.

Для того чтобы сделать дом или дачу полностью независимым от централизованного электроснабжения, необходимо установить большое количество батарей и несколько аккумуляторов. Это, конечно, недёшево, но в итоге полностью окупается за сравнительно короткий срок. Набор панелей для выработки 1500 Вт в сутки, чего хватит для обеспечения дачи или некоторых электроприборов в доме, стоит порядка 1 000 $, для производства 4 кВт – около 2 200 $, а 9 кВт – 6 200 $. Можно купить небольшую установку и впоследствии дополнить её новыми солнечными батареями, добившись требуемой мощности.

Альтернативные источники электроэнергии для частного дома – солнечные панели

Итак, мы уже рассмотрели, что солнечная энергия может использоваться для получения электроэнергии (полупроводниковые панели) и тепла для отопления и горячего водоснабжения (коллекторы). Разберём, что представляют собой солнечные батареи. состоит из определённого количества кремниевых фотоэлементов (бытовые модели). Такие панели имеют КПД в 20−24% и сравнительно невысокую стоимость. Фотоэлементы соединяются между собой, и их контакты выводятся на клеммы, находящиеся на закрытом корпусе каждой батареи. Корпус изготавливают из анодированного алюминия, а лицевую панель − из прочного стекла высокого качества и покрытого антибликовым составом.

Статья по теме:

Что такое, принципы работы и виды солнечных батарей для частного дома, стоимость комплекта, отзывы, технические характеристики, рекомендации специалистов - читайте в публикации.

Солнечные коллекторы – достойная замена традиционным водонагревателям

Солнечные теплоколлекторы позволяют накапливать 600−800 Вт/ч с одного квадратного метра и обеспечить дом достаточным количеством энергии для отопления и ГВС. Конструкционно коллекторы разделяются на следующие основные группы:

вакуумные . Плоские или многотрубные конструкции с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. В основном это стационарные коллекторы, предназначенные для сезонного использования;
воздушные солнечные системы , которые являются наиболее лёгкими и простыми. Тепло с нагретой поверхности коллектора снимается потоком воздуха;
в третьем варианте тепло от солнечных коллекторов может использоваться для трансформации его в электроэнергию.

Последний вариант не пользуется особой популярностью среди рядовых потребителей из-за сложности обслуживания и высокой стоимости оборудования.

Тепловые насосы для отопительных систем частных домов

В настоящее время для и обеспечения их горячим водоснабжением в основном применяют различные виды котлов – , дизельные, и . Сравнительно недавно появился ещё один способ нагрева жидкости при помощи , но пока он ещё не получил достаточно широкого применения. , двигаясь по путепроводу, проложенному в грунте на определённой глубине, нагревается на несколько градусов и поступает в испаритель. Далее нагретая жидкость отдаёт тепло хладагенту, который при низких температурах превращается в пар и поступает в компрессор. В компрессоре он сжимается, что приводит к увеличению давления и, соответственно, повышению температуры.

Сжатый нагретый хладагент перемещается в конденсатор, где отдаёт тепло другому теплоносителю (воздух, вода или ). В результате этого процесса происходит охлаждение хладагента и возврат его в жидкое состояние. После этого жидкость поступает в испаритель, и весь цикл повторяется.

Статья

Альтернативная энергия - это энергия, источник которой отличается от тех, что мы привыкли использовать (уголь, газ, ядерное топливо, нефть и т.п.); чаще используется в контексте ограниченности ископаемых источников топлива и наличия у таковых выбросов вредных парниковых газов в атмосферу. Альтернативная энергия - относительно новая отрасль (поскольку не было необходимости искать что-то менее эффективное, но более чистое, чем уголь, например) не находит широкого числа сторонников, но переход к ней неизбежен. Когда мы найдем способы добычи большого количества электроэнергии (скорее, ее хранения), использования водорода и других элементов, эффективной солнечной или термоядерной энергии на замену привычным источникам, мир изменится до неузнаваемости.

Стоимость производства энергии из так называемых возобновляемых источников, например, ветра и солнечного света с каждым годом медленно, но верно снижается. Однако один из недостатков такого производства по-прежнему остается нерешенным – что делать с избытком произведенной энергии, как ее хранить? Допустим, при ветреной погоде ветряки производят достаточное количество энергии для питания электросетей. Но стоит ветру остановиться – энергии нет. Различные компании по всему миру пытаются решить эту проблему. Например, компания