Alternativna energija za dom: pregled nestandardnih izvora energije

Uvod

Cijelo moderno svjetsko gospodarstvo ovisi o bogatstvu akumuliranom u vrijeme dinosaura: nafti, plinu, ugljenu i drugim fosilnim gorivima. Većina aktivnosti u našim životima, od vožnje podzemnom željeznicom do grijanja kuhala u kuhinji, u konačnici zahtijevaju spaljivanje ovog prapovijesnog naslijeđa. Glavni problem je što ti lako dostupni izvori energije nisu obnovljivi. Prije ili kasnije, čovječanstvo će ispumpati svu naftu iz utrobe zemlje, spaliti sav plin i iskopati sav ugljen. Čime ćemo onda grijati čajnike?

Ne treba zaboraviti ni negativan utjecaj izgaranja goriva na okoliš. Povećanje sadržaja stakleničkih plinova u atmosferi dovodi do povećanja prosječne temperature na cijelom planetu. Produkti izgaranja goriva zagađuju zrak. To posebno dobro osjećaju stanovnici velikih gradova.

Svi razmišljamo o budućnosti, čak i ako ova budućnost ne ide s nama. Globalna zajednica odavno je prepoznala ograničenja fosilnih goriva.I negativan utjecaj njihovog korištenja na okoliš. Vodeće države već provode programe za postupni prijelaz na ekološki prihvatljive i obnovljive izvore energije.

U cijelom svijetu čovječanstvo traži i postupno uvodi zamjene za fosilna goriva. Solarne, vjetroelektrane, plime i oseke, geotermalne i hidroelektrane već dugo rade diljem svijeta. Čini se da upravo sada što nas sprječava da uz njihovu pomoć osiguramo sve potrebe čovječanstva?

Zapravo, alternativna energija ima mnogo problema. Primjerice, problem geografske raspodjele energetskih resursa. Vjetroelektrane se grade samo u područjima gdje često pušu jaki vjetrovi, solarni - gdje je minimalan broj oblačnih dana, hidroelektrane - na velikim rijekama. Ulje, naravno, također nije svugdje dostupno, ali ga je lakše isporučiti.

Drugi problem alternativne energije je nestabilnost. Na vjetroelektranama proizvodnja ovisi o vjetru koji stalno mijenja brzinu ili čak potpuno prestaje. Solarne elektrane ne rade dobro po oblačnom vremenu i uopće ne rade noću.

Ni vjetar ni sunce ne uzimaju u obzir potrebe potrošača energije. U isto vrijeme, proizvodnja energije termo ili nuklearne elektrane je konstantna i lako regulirana. Rješenje ovog problema može biti samo izgradnja ogromnih skladišta energije za stvaranje rezerve u slučaju niske proizvodnje. Međutim, to uvelike povećava cijenu cijelog sustava.

Zbog ovih i mnogih drugih poteškoća, razvoj alternativne energije u svijetu usporava. Spaljivanje fosilnih goriva još je lakše i jeftinije.

Međutim, ako na razmjerima globalne ekonomije alternativni izvori energije ne daju velike koristi, onda u okviru individualne kuće mogu biti vrlo atraktivni.Mnogi već sada osjećaju stalno povećanje tarifa za struju, toplinu i plin. Svake godine energetske tvrtke sve dublje ulaze u džep običnih ljudi.

Stručnjaci međunarodnog venture fonda I2BF predstavili su prvi pregled tržišta obnovljive energije. Prema njihovim prognozama, za 5-10 godina alternativne energetske tehnologije postat će konkurentnije i raširene. Jaz u cijeni alternativne i konvencionalne energije već se brzo smanjuje.

Trošak energije odnosi se na cijenu koju alternativni proizvođač energije želi dobiti kako bi nadoknadio svoje kapitalne izdatke tijekom trajanja projekta i osigurao povrat od 10% na uloženi kapital. Ova cijena će također uključivati ​​trošak financiranja duga, budući da je većina u velikoj mjeri zadužena.

Navedeni grafikon ilustrira procjenu različitih vrsta alternativne i tradicionalne energije u II. kvartalu 2011. (Sl. 1.).

Prema gore navedenim brojkama, geotermalna energija, kao i energija dobivena spaljivanjem smeća i deponijskog plina, ima najnižu cijenu od svih vrsta alternativne energije. Dapače, već mogu izravno konkurirati tradicionalnoj energetici, ali im je ograničavajući čimbenik ograničen broj mjesta na kojima se ti projekti mogu realizirati.

Za one koji se žele osamostaliti od hirova energetičara, koji žele doprinijeti razvoju alternativne energije, koji samo žele malo uštedjeti na energiji, napisana je ova knjiga.

Iz knjige V. Germanovich, A. Turilin “Alternativni izvori energije.Praktični projekti za korištenje energije vjetra, sunca, vode, zemlje, biomase.

Nastavite čitati ovdje

Razvoj netradicionalnih izvora

Netradicionalni izvori energije uključuju:

• energija sunca;
• energija vjetra;
• geotermalni;
• energija morske plime i valova;
• biomasa;
• niskopotencijalna energija okoline.

Čini se da je njihov razvoj moguć zbog sveprisutne rasprostranjenosti većine vrsta, a može se primijetiti i njihova ekološka prihvatljivost i odsutnost operativnih troškova za komponentu goriva.

Međutim, postoje neke negativne osobine koje sprječavaju njihovu upotrebu u industrijskim razmjerima. Ovo je mala gustoća toka, što prisiljava korištenje "presretnih" instalacija velikog područja, kao i varijabilnost tijekom vremena.

Sve to dovodi do činjenice da takvi uređaji imaju veliku potrošnju materijala, što znači da se povećavaju i kapitalna ulaganja. Pa, proces dobivanja energije zbog nekog elementa slučajnosti povezanog s vremenskim uvjetima uzrokuje mnogo problema.

Drugi najvažniji problem je "skladištenje" ove energetske sirovine, budući da postojeće tehnologije skladištenja električne energije to ne dopuštaju u velikim količinama. Međutim, u domaćim uvjetima, alternativni izvori energije za dom postaju sve popularniji, pa se upoznajmo s glavnim elektranama koje se mogu instalirati u privatnom vlasništvu.

Je li sve tako glatko?

Čini se da je takva tehnologija za opskrbu električnom energijom privatne kuće već dugo trebala biti potisnuta s tržišta tradicionalnim centraliziranim metodama opskrbe energijom.Zašto se to ne dogodi? Postoji nekoliko argumenata koji ne svjedoče u prilog alternativne energije. Ali njihov se značaj određuje na individualnoj osnovi - za neke vlasnike seoskih kuća neki su nedostaci relevantni, a drugi uopće nisu od interesa.

Za velike seoske vikendice, ne previsoka učinkovitost instalacija alternativne energije može postati problem. Naravno, lokalni solarni sustavi, toplinske pumpe ili geotermalne instalacije ne mogu se usporediti s produktivnošću čak ni najstarijih hidroelektrana, termoelektrana, a još više nuklearnih elektrana, ali se ovaj nedostatak često minimizira ugradnjom dvije ili čak tri sustava, koji koriste više energije. Posljedica toga može biti još jedan problem - za njihovu ugradnju bit će potrebna veća površina, koju nije moguće dodijeliti u svim projektima kuća.

Da bi se osigurala neprekidna opskrba broja kućanskih aparata i sustava grijanja koji je poznat modernom domu, potrebno je puno energije. Stoga bi projekt trebao predvidjeti takve izvore koji mogu proizvesti takvu snagu. A to zahtijeva solidno ulaganje - što je oprema snažnija, to je skuplja.

Osim toga, u nekim slučajevima (na primjer, kada se koristi energija vjetra), izvor možda neće jamčiti postojanost proizvodnje energije. Stoga je potrebno opremiti svu komunikaciju s uređajima za pohranu. Obično se u tu svrhu ugrađuju baterije i kolektori, što podrazumijeva sve iste dodatne troškove i potrebu za izdvajanjem više četvornih metara u kući.

Energija iz vjetra

Naši su preci odavno naučili koristiti energiju vjetra za svoje potrebe. U principu, od tada se dizajn nije puno promijenio.Samo je mlinski kamen zamijenjen generatorskim pogonom koji pretvara energiju rotirajućih noževa u električnu energiju.

Za izradu generatora trebat će vam sljedeći dijelovi:

• generator. Neki koriste motor iz perilice, lagano transformirajući rotor;
• multiplikator;
• baterija i njen kontroler punjenja;
• naponski transformator.

vjetrogenerator

Postoji mnogo shema za domaće vjetroturbine. Svi su završeni po istom principu.

1. Okvir se sastavlja.
2. Okretnica je instalirana. Iza njega su montirane oštrice i generator.
3. Montirajte bočnu lopatu s opružnom spojnicom.
4. Generator s propelerom pričvršćen je na okvir, zatim se montira na okvir.
5. Spojite i spojite na zakretni sklop.
6. Ugradite strujni kolektor. Spojite ga na generator. Žice vode do baterije.

Savjet. Broj lopatica ovisit će o promjeru propelera, kao i o količini proizvedene električne energije.

Glavne vrste alternativnih izvora energije

Nedavno su praktički isprobane mnoge netradicionalne mogućnosti dobivanja energije. Statistika kaže da je još uvijek riječ o tisućinkama postotka potencijalnog korištenja.

Tipične poteškoće s kojima se razvoj alternativnih izvora energije neizbježno susreće su potpune praznine u zakonima većine zemalja u pogledu iskorištavanja prirodnih resursa kao državnog vlasništva. Problem neizbježnog oporezivanja alternativne energije usko je povezan s nedostatkom zakonske razrade.

Razmotrimo 10 najčešće korištenih alternativnih izvora energije.

Vjetar

Čovjek je oduvijek koristio energiju vjetra. Razina razvoja suvremenih tehnologija omogućuje nam da ga učinimo gotovo neprekidnim.

Istodobno, električna energija se proizvodi pomoću vjetrenjača, slično mlinovima, posebnih uređaja. Propeler vjetrenjače prenosi kinetičku energiju vjetra generatoru koji proizvodi struju pomoću rotirajućih lopatica.

Takve vjetroelektrane posebno su česte u Kini, Indiji, SAD-u i zapadnoeuropskim zemljama. Nedvojbeni lider u ovom području je Danska, koja je, inače, pionir energije vjetra: prve instalacije ovdje su se pojavile krajem 19. stoljeća. Danska na taj način zatvara do 25% ukupne potražnje za električnom energijom.

Krajem 20. stoljeća Kina je jedino uz pomoć vjetroturbina mogla opskrbljivati ​​strujom planinske i pustinjske krajeve.

Korištenje energije vjetra je možda najnapredniji način proizvodnje energije. Ovo je idealna varijanta sinteze, u kojoj se kombiniraju alternativna energija i ekologija. Mnoge razvijene zemlje svijeta neprestano povećavaju udio tako proizvedene električne energije u svojoj ukupnoj energetskoj bilanci.

Sunce

Pokušaji korištenja sunčevog zračenja za generiranje energije također su se već dugo pokušavali koristiti, a to je trenutno jedan od najperspektivnijih načina za razvoj alternativne energije. Sama činjenica da sunce na mnogim geografskim širinama planeta sija tijekom cijele godine, prenoseći na Zemlju desetke tisuća puta više energije nego što je potroši cijelo čovječanstvo u godini, inspirira aktivno korištenje solarnih stanica.

Većina najvećih postaja nalazi se u Sjedinjenim Državama, ukupno se solarna energija distribuira u gotovo stotinu zemalja. Za osnovu su uzete fotoćelije (pretvarači sunčevog zračenja) koje se kombiniraju u velike solarne ploče.

Toplina Zemlje

Toplina zemaljskih dubina pretvara se u energiju i koristi za ljudske potrebe u mnogim zemljama svijeta. Toplinska energija je vrlo učinkovita u područjima vulkanske aktivnosti, mjestima gdje ima mnogo gejzira.

Lideri u ovom području su Island (glavni grad zemlje Reykjavik u potpunosti je opskrbljen geotermalnom energijom), Filipini (udio u ukupnoj bilanci je 20%), Meksiko (4%) i SAD (1%).

Ograničenje korištenja ove vrste izvora je zbog nemogućnosti prijenosa geotermalne energije na udaljenosti (tipičan lokalni izvor energije).

U Rusiji još uvijek postoji jedna takva stanica (kapaciteta - 11 MW) na Kamčatki. Na istom mjestu je u izgradnji nova stanica (kapaciteta 200 MW).

Deset najperspektivnijih izvora energije u bliskoj budućnosti uključuje:

• solarne stanice smještene u svemiru (glavni nedostatak projekta su veliki financijski troškovi);
• mišićna snaga osobe (potražnja, prije svega - mikroelektronika);
• energetski potencijal oseka i oseka (nedostatak je visoka cijena izgradnje, gigantske fluktuacije snage po danu);
• spremnici za gorivo (vodik) (potreba za izgradnjom novih benzinskih postaja, visoka cijena automobila koji će ih puniti);
• brzi nuklearni reaktori (gorivne šipke uronjene u tekući Na) - tehnologija je iznimno obećavajuća (mogućnost ponovne uporabe istrošenog otpada);
• biogorivo - već se naširoko koristi u zemljama u razvoju (Indija, Kina), prednosti - obnovljivost, ekološka prihvatljivost, nedostaci - korištenje resursa, zemljište namijenjeno proizvodnji usjeva, hodanje stoke (poskupljenje, nedostatak hrane);
• atmosferski elektricitet (akumulacija energetskog potencijala munje), glavni nedostatak je pokretljivost atmosferskih frontova, brzina pražnjenja (složenost akumulacije).

Korištenje energije vjetra i sunca

Vjetroturbine u sustavima grijanja

Kinetička energija vjetra obično se koristi za napajanje zgrada, ali snažni modeli u uvjetima bliskim idealnim mogu osigurati barem djelomično grijanje.

Ako ne uzmete u obzir početne troškove, onda za potrošača rezultirajuća električna energija ne košta ništa.

Vrlo je važno da pomoćni resursi nisu potrebni za rad vjetrogeneratora, oni cijelo vrijeme funkcioniraju autonomno. Ove instalacije kao pomoćni izvori energije uspješno se integriraju u sustave u kojima su drugi tipovi uređaja za grijanje glavni. Ove jedinice, kao pomoćni izvori energije, uspješno se integriraju u sustave u kojima su drugi tipovi uređaja za grijanje glavni.

Ove instalacije kao pomoćni izvori energije uspješno se integriraju u sustave u kojima su drugi tipovi uređaja za grijanje glavni.

Postoje mnoge vrste dizajna vjetrenjača, ali se obično dijele u dvije široke kategorije:

1. Horizontalne vjetroturbine s lopaticama tipa propelera. Ove jedinice su produktivnije (stopa iskorištenja energije vjetra do 52%), stoga su prikladnije za potrebe grijanja, ali imaju niz operativnih i potrošačkih ograničenja.
2. Vjetrogeneratori s okomitom osi rotacije. Ove turbine su relativno slabe snage (KIEV manje od 40%), ali ne zahtijevaju orijentaciju na vjetar, mogu koristiti ne samo laminarne, već i turbulentne tokove, počinju stvarati struju čak i pri malim brzinama.Lakše ih je održavati jer je generator blizu tla, a ne na jarbolu u gondoli.

Evo nekih nedostataka korištenja vjetrenjača za grijanje:

• Visoki kapitalni troškovi. Više od 70 posto sredstava troši se na pomoćne elemente: baterije, inverter, automatiku upravljanja, instalacijske konstrukcije. Ulaganja se isplate tek nakon nekoliko desetljeća.
• Niska učinkovitost - mala snaga. Osim toga, dio energije se gubi u procesu pretvaranja električne energije u toplinu.
• Teren zahtijeva prisutnost stalnih vjetrova velike brzine. Energija je nestabilna, jako ovisi o vremenu i godišnjem dobu, zahtijeva redovito praćenje i akumulaciju.
• Oprema zauzima puno prostora.
• Vjetroturbine stvaraju veliku buku tijekom rada.

Solarni sustavi izvode izravno zagrijavanje rashladne tekućine ili pretvaraju energiju fotonaponskom metodom. U prvoj opciji, sunčeve zrake zagrijavaju vodu / antifriz (u nekim modelima - zrak), koji se prenosi u prostorije i odaje toplinu kroz radijatore. U drugom slučaju, fotoni svjetlosti se pretvaraju u električnu energiju koja hrani konvencionalne uređaje za grijanje na struju (bojleri, grijalice, grijani podovi).

Prema tome, postoje dvije vrste uređaja:

• Solarni kolektori. Sustav se sastoji od kruga za cirkulaciju rashladne tekućine, akumulacijskog spremnika i samog kolektora. Ovisno o izvedbi razlikuju se kolektori: ravni, vakuumski i zračni (zrak se koristi kao rashladno sredstvo).
• Solarni paneli. Instalacija se sastoji od panela s fotoćelijama, kontrolera i invertera.Baterija generira istosmjernu struju od 24 ili 12 volti, koja se skuplja u baterije i nakon što se pretvarač pretvara u izmjeničnu struju (220 V) dovodi do utičnica.

Postoji nekoliko nedostataka solarnih instalacija. Prije svega, ovisnost o meteorološkim čimbenicima i cikličnosti (sezonskoj i dnevnoj). Baterije imaju nisku učinkovitost kako bi osigurale veliku količinu stabilne energije, moraju zauzimati veliko područje i biti opremljene skupim punjivim baterijama, koje se često moraju mijenjati. Nedostatak kolektora je njihova ovisnost o električnoj energiji (za rad pumpe ili ventilatora), ili, na primjer, opasnost od smrzavanja rashladne tekućine.

Alternativna energija na globalnoj razini

Statistika o korištenju AES-a u svijetu, čini se, daje razloga za optimizam. U EU je količina električne energije iz obnovljivih izvora u 2017. premašila onu dobivenu iz elektrana na ugljen. U 2018. godini njihov udio u odnosu na ostale „prljave“ resurse porastao je s 30% na 32,3%.

U 2018. godini, prvi put u 40 godina rada solarnih i vjetroelektrana, njihov je globalni kapacitet dosegao 1 teravat (1000 GW), prema izvješću iz srpnja. 90% kapaciteta pojavilo se tek u posljednjih 10 godina.

Postoje tri glavna problema s AIE:

1. Oni promoviraju svoje korištenje politike, a krajnji potrošač plaća "zelenu" energiju iz svog džepa. Neizravni porezi na uvođenje obnovljivih izvora energije čine značajan dio tarife. Kritičari su u više navrata govorili da su poticajne tarife previsoke i da će troškovi prije ili kasnije izazvati negativnu reakciju potrošača.

1. Takvi se resursi mogu nazvati sigurnima samo na pozadini tradicionalnih izvora proizvodnje električne energije. Pokazalo se da su vjetroturbine sposobne istrijebiti insekte.Proizvodnja gotovo svih takvih instalacija štetna je za okoliš. Solarni paneli su posebno “prljavi” zbog emisija iz proizvodnje solarnog silicija.

1. Unatoč tome što udio obnovljivih izvora energije u globalnoj energetskoj „koti“ raste, oni još uvijek ne mogu konkurirati tradicionalnim izvorima. Neisplativo ih je koristiti, oprema zahtijeva velike kapitalne izdatke s neusporedivo malim povratom, pa stoga, uz smanjenje državne potpore, potražnja za OIE odmah pada. Čak je i autoritativna njemačka publikacija Die Welt priznala da je "posao s vjetrenjačama u dubokom nokautu".

Zaključci i koristan video na temu

Video o kombiniranju alternativnih izvora za proizvodnju električne energije u maloj seoskoj kući:

Videozapis o izradi vjetrogeneratora vlastitim rukama pomoći će vam da lako shvatite principe uređaja:

Kratak video o korištenju toplinske pumpe:

Video isječak o dobivanju bioplina:

Sasvim je moguće odbiti tradicionalne izvore grijanja. Da biste to učinili, morate pažljivo odabrati alternativu ili kombinirati nekoliko, na temelju karakteristika područja, područja vaše seoske kuće i lokalnog područja.

Energija sunca, zemlje, snaga vjetra, zbrinjavanje kućnog otpada biljnog i životinjskog podrijetla sasvim su sposobni postati dostojna zamjena za plin, ugljen, drva za ogrjev i plaćenu struju.

Koristite li neki od alternativnih izvora energije za kućnu upotrebu? Podijelite koliko vas je koštalo sastavljanje jedinice i koliko se brzo isplatilo.

Ili je možda netko od vaših prijatelja opremio svoju seosku kuću na obnovljive izvore? Korištenje sustava solarnih panela ili toplinske pumpe kao neovisnog izvora topline, tople vode i struje?