Sunčeva energija kao alternativni izvor energije: vrste i značajke solarnih sustava

Povijest razvoja solarne energije

Pokušali su "ukrotiti" sunce još u Arhimedove dane. Do danas je preživjela legenda o spaljivanju brodova uz pomoć ogromnog zrcala - stanovnici Sirakuze usmjerili su usmjerenu zraku na neprijateljsku flotu.

U povijesti razvoja solarne energije postoje činjenice o korištenju sunčeve energije:

• za grijanje kamenih palača;
• isparavanje morske vode za proizvodnju soli.

Grijači vode poboljšali su se kada je Lavoisier koristio leću za koncentriranje infracrvenih zraka. Ovako se topilo željezo. Kasnije su Francuzi počeli koristiti vodu zagrijanu do stanja pare za mehanički pogon tiskarske opreme. Znanstvenici su počeli govoriti o izgledima solarne energije nakon stvaranja poluvodiča. Na njihovoj osnovi stvorene su prve fotoćelije.

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. Riječ je o niskoj gustoći toka, koja 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 nasumice 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.

geotermalna energija

Neistražene vrste alternativnih izvora energije vrebaju u utrobi zemaljske kugle. Čovječanstvo poznaje snagu i razmjer prirodnih manifestacija. Snaga erupcije jednog vulkana neusporediva je s bilo kojom od elektrana koje je napravio čovjek.

Nažalost, ljudi još uvijek ne znaju kako iskoristiti ovu gigantsku energiju za dobro, ali prirodna toplina Zemlje ili geotermalna energija privlači pažnju znanstvenika, jer je to nepresušan resurs.

Poznato je da naš planet godišnje zrači ogromnu količinu unutarnje topline, koja je nadoknađena radioaktivnim raspadom izotopa u kori zemaljske kugle. Postoje dvije vrste geotermalnih izvora energije.

Podzemni bazeni

To su prirodni bazeni s toplom vodom ili mješavinom pare i vode - hidrotermalni ili parno-termalni izvori. Resursi iz ovih izvora izvlače se kroz bušotine, a zatim se energija koristi za potrebe čovječanstva.

Stijene

Toplina iz vrućeg kamenja može se koristiti za zagrijavanje vode. Da bi se to postiglo, pumpa se u horizonte za daljnju upotrebu u energetske svrhe.

Jedan od nedostataka ove vrste energije je njena slaba koncentracija.Međutim, u uvjetima kada se pri ronjenju na svakih 100 metara temperatura povećava za 30-40 stupnjeva, može se osigurati njegova ekonomična upotreba.

Tehnologija korištenja ove energije u obećavajućim "geotermalnim područjima" ima jasne prednosti:

• neiscrpne rezerve;
• ekološka čistoća;
• nepostojanje velikih troškova za razvoj izvora.

Daljnji razvoj civilizacije nemoguć je bez uvođenja novih tehnologija u području energetike. Na tom putu postoje nerješivi zadaci koje čovječanstvo tek treba riješiti.

Ipak, razvoj ovog smjera igra važnu ulogu, a danas već postoji oprema koja može značajno uštedjeti resurse, a tradicionalni i alternativni izvori energije su im izvrsna alternativa. Za provedbu takvih ideja potrebno je strpljenje, vješte ruke, kao i neke vještine i znanja.

Projektiranje sustava grijanja na kolektorima

Prije svega, detaljno ćemo se pozabaviti razlikama u strukturi i funkcioniranju baterija i kolektora.

Panel se sastoji od nekoliko solarnih ćelija međusobno povezanih na okviru od nevodljivih energetskih materijala.

Fotonaponski pretvarači su prilično složene strukture, koje su svojevrsni sendvič ploča različitih karakteristika i namjene.

Osim solarnih modula i posebnih zatvarača, sustav se sastoji od sljedećih elemenata:

• baterije, za pohranu energije;
• kontroler koji će pratiti stupanj napunjenosti baterije;
• inverter - za pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu struju.

Kolektori su dvije vrste: vakuumski i ravni.

Vakuumski kolektori sastoje se od šupljih staklenih cijevi s cijevima manjeg promjera unutar kojih se nalazi apsorber energije. Manje cijevi su spojene na rashladnu tekućinu. U slobodnom prostoru između njih nalazi se vakuum koji zadržava toplinu.

Princip rada solarnog kolektora

Plosnati kolektori sastoje se od okvira i ojačanog stakla s fotoapsorbirajućim slojem. Sloj apsorbera spojen je na cijevi s rashladnom tekućinom.

Oba ova sustava sastoje se od kruga za izmjenu topline i akumulatora topline (spremnika za tekućinu).

Iz spremnika voda ulazi u sustav grijanja pomoću pumpe. Kako bi se izbjegao gubitak topline, spremnik mora biti dobro izoliran.

Takve instalacije trebale bi biti smještene na južnoj padini krova. Kut nagiba trebao bi biti 30-45 stupnjeva. Ako položaj kuće ili struktura krova ne dopuštaju postavljanje solarnih panela na krov, tada ih možete postaviti na posebne ojačane okvire ili na police pričvršćene na zid.

Količina sunčeve energije koja se oslobađa u različito doba godine uvelike varira. Vrijednost koeficijenta insolacije za vaše mjesto stanovanja možete pronaći na karti sunčeve aktivnosti. Poznavajući koeficijent insolacije, možete izračunati broj modula koji vam je potreban.

Na primjer, trošite energiju 8 kW/h, insolacija je u prosjeku 2 kW/h. Snaga solarne ploče - 250 W (0,25 kW). Napravimo izračune: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 komada - ovo je broj ploča koji će vam trebati.

Bioplinska postrojenja

Plin nastaje kao rezultat prerade otpadnih proizvoda peradi i životinja. Reciklirani otpad koristi se za gnojidbu tla na okućnicama.Proces se temelji na reakciji fermentacije koja uključuje bakterije koje žive u stajskom gnoju.

Stočni gnoj se smatra najboljim izvorom bioplina, iako je prikladan i otpad od ptica ili druge stoke.

Fermentacija se događa bez pristupa kisiku pa je preporučljivo koristiti zatvorene posude koje se nazivaju i bioreaktori. Reakcija se aktivira ako se masa povremeno miješa, za to se koriste ručni rad ili razni elektromehanički uređaji.

Također će biti potrebno održavati temperaturu u instalaciji od 30 do 50 stupnjeva kako bi se osigurala aktivnost mezofilnih i termofilnih bakterija i njihovo sudjelovanje u reakciji.

Građevinska proizvodnja

Najjednostavnije bioplinsko postrojenje je bačva s miješalicom s poklopcem. Plin iz cijevi ulazi u spremnik kroz crijevo, u tu svrhu napravljena je rupa u poklopcu. Ovaj dizajn osigurava plin za jedan ili dva plinska plamenika.

Za dobivanje velikih količina plina koristi se nadzemni ili podzemni bunker koji je izrađen od armiranog betona. Preporučljivo je cijeli spremnik podijeliti u nekoliko odjeljaka kako bi se reakcija odvijala s pomakom u vremenu.

Spremnik nije do kraja ispunjen masom, za oko 20 posto, ostatak prostora služi za nakupljanje plina. Dvije cijevi spojene su na poklopac posude, jedna se vodi do potrošača, a druga do vodene brtve - posude napunjene vodom. To osigurava pročišćavanje i sušenje plina, visokokvalitetni plin se isporučuje potrošaču.

Je li sve tako glatko?

Čini se da je takva tehnologija za napajanje privatne kuće već odavno trebala izbaciti tradicionalne centralizirane metode opskrbe energijom s tržišta. 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 vikendice na selu, ne previsoka učinkovitost alternativnih energetskih instalacija može postati problem. Naravno, lokalni solarni sustavi, dizalice topline 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.

Za neprekidnu opskrbu broja kućanskih aparata i sustava grijanja koji je poznat modernoj kući 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 ne jamči 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.

Princip rada solarne elektrane kod kuće

Solarna elektrana je sustav koji se sastoji od panela, pretvarača, baterije i kontrolera. Solarni panel pretvara energiju zračenja u električnu (kao što je gore spomenuto). Istosmjerna struja ulazi u regulator, koji struju distribuira potrošačima (na primjer, računalo ili rasvjeta). Inverter pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu i napaja većinu električnih kućanskih aparata. Baterija pohranjuje energiju koja se može koristiti noću.

Opis videa

Dobar primjer izračuna koji pokazuje koliko je panela potrebno za osiguranje autonomnog napajanja, pogledajte ovaj video:

Kako se sunčeva energija koristi za stvaranje topline

Solarni sustavi se koriste za grijanje vode i doma. Mogu osigurati grijanje (na zahtjev vlasnika) čak i kada je sezona grijanja gotova, a kuću besplatno opskrbiti toplom vodom. Najjednostavniji uređaj su metalne ploče koje se postavljaju na krov kuće. Oni akumuliraju energiju i toplu vodu, koja cirkulira kroz cijevi skrivene ispod njih. Na ovom principu temelji se funkcioniranje svih solarnih sustava, unatoč činjenici da se oni međusobno strukturno mogu razlikovati.

Solarni kolektori se sastoje od:

• spremnik;
• crpna stanica;
• kontrolor
• cjevovodi;
• armature.

Prema vrsti konstrukcije razlikuju se ravni i vakuumski kolektori.U prvom je dno prekriveno toplinski izolacijskim materijalom, a tekućina cirkulira kroz staklene cijevi. Vakuumski kolektori su vrlo učinkoviti jer su gubici topline svedeni na minimum. Ova vrsta kolektora osigurava ne samo solarno grijanje privatne kuće - prikladno ga je koristiti za sustave tople vode i grijanje bazena.

Princip rada solarnog kolektora

Popularni proizvođači solarnih panela

Najčešće se na policama nalaze proizvodi Yingli Green Energy i Suntech Power Co. Popularni su i HiminSolar paneli (Kina). Njihovi solarni paneli proizvode struju čak i po kišnom vremenu.

Proizvodnja solarnih baterija također je pokrenuta od strane domaćeg proizvođača. To rade sljedeće tvrtke:

• Hevel LLC u Novocheboksarsku;
• "Telekom-STV" u Zelenogradu;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) u Moskvi;
• JSC "Ryazan Tvornica metal-keramičkih uređaja";
• CJSC "Termotron-zavod" i drugi.

Uvijek možete pronaći odgovarajuću opciju za cijenu. Na primjer, u Moskvi za solarne panele za dom, trošak će varirati od 21.000 do 2.000.000 rubalja. Trošak ovisi o konfiguraciji i snazi ​​uređaja.

Solarni paneli nisu uvijek ravni – postoji niz modela koji fokusiraju svjetlost u jednoj točki

Koraci ugradnje baterije

1. Za ugradnju ploča odabire se najosvijetljenije mjesto - najčešće su to krovovi i zidovi zgrada. Kako bi uređaj funkcionirao što učinkovitije, ploče se montiraju pod određenim kutom prema horizontu. Također se uzima u obzir i razina tame teritorija: okolni objekti koji mogu stvoriti sjenu (zgrade, drveće itd.)
2. Ploče se postavljaju pomoću posebnih sustava pričvršćivanja.
3. Zatim se moduli spajaju na bateriju, kontroler i inverter te se podešava cijeli sustav.

Za instalaciju sustava uvijek se razvija osobni projekt koji uzima u obzir sve značajke situacije: kako će se instalacija izvesti uključeni solarni paneli krov kuće, cijena i uvjeti. Ovisno o vrsti i opsegu radova, svi projekti se obračunavaju pojedinačno. Naručitelj prihvaća rad i za njega dobiva jamstvo.

Instalaciju solarnih panela moraju izvesti profesionalci i uz pridržavanje sigurnosnih mjera.

Kao rezultat - izgledi za razvoj solarnih tehnologija

Ako na Zemlji najučinkovitiji rad solarnih panela ometa zrak, koji u određenoj mjeri raspršuje sunčevo zračenje, onda u svemiru tog problema nema. Znanstvenici razvijaju projekte za divovske satelite u orbiti sa solarnim panelima koji će raditi 24 sata dnevno. Iz njih će se energija prenositi na zemaljske prijemne uređaje. No, to je stvar budućnosti, a za postojeće baterije napori su usmjereni na poboljšanje energetske učinkovitosti i smanjenje veličine uređaja.

geotermalna energija

Neistražene vrste alternativnih izvora energije vrebaju u utrobi zemaljske kugle. Čovječanstvo poznaje snagu i razmjer prirodnih manifestacija. Snaga erupcije jednog vulkana neusporediva je s bilo kojom od elektrana koje je napravio čovjek.

Nažalost, ljudi još uvijek ne znaju kako iskoristiti ovu gigantsku energiju za dobro, ali prirodna toplina Zemlje ili geotermalna energija privlači pažnju znanstvenika, jer je to nepresušan resurs.

Poznato je da naš planet godišnje zrači ogromnu količinu unutarnje topline, koja je nadoknađena radioaktivnim raspadom izotopa u kori zemaljske kugle. Postoje dvije vrste geotermalnih izvora energije.

Podzemni bazeni

To su prirodni bazeni s toplom vodom ili mješavinom pare i vode - hidrotermalni ili parno-termalni izvori. Resursi iz ovih izvora izvlače se kroz bušotine, a zatim se energija koristi za potrebe čovječanstva.

Stijene

Toplina iz vrućeg kamenja može se koristiti za zagrijavanje vode. Da bi se to postiglo, pumpa se u horizonte za daljnju upotrebu u energetske svrhe.

Jedan od nedostataka ove vrste energije je njena slaba koncentracija. Međutim, u uvjetima kada se pri ronjenju na svakih 100 metara temperatura povećava za 30-40 stupnjeva, može se osigurati njegova ekonomična upotreba.

Tehnologija korištenja ove energije u obećavajućim "geotermalnim područjima" ima jasne prednosti:

• neiscrpne rezerve;
• ekološka čistoća;
• nepostojanje velikih troškova za razvoj izvora.

Daljnji razvoj civilizacije nemoguć je bez uvođenja novih tehnologija u području energetike. Na tom putu postoje nerješivi zadaci koje čovječanstvo tek treba riješiti.

Ipak, razvoj ovog smjera igra važnu ulogu, a danas već postoji oprema koja može značajno uštedjeti resurse, a tradicionalni i alternativni izvori energije su im izvrsna alternativa. Za provedbu takvih ideja potrebno je strpljenje, vješte ruke, kao i neke vještine i znanja.

Vrste alternativne energije

Ovisno o izvoru energije, koji kao rezultat transformacije omogućuje osobi primanje električne i toplinske energije koja se koristi u svakodnevnom životu, alternativna energija se razvrstava u nekoliko vrsta koje određuju način njezine proizvodnje i vrste instalacija koje služe za ovaj.

Energija sunca

Sunčeva energija temelji se na pretvorbi sunčeve energije, što rezultira električnom i toplinskom energijom.

Proizvodnja električne energije temelji se na fizikalnim procesima koji se odvijaju u poluvodičima pod utjecajem sunčeve svjetlosti, proizvodnja toplinske energije temelji se na svojstvima tekućina i plinova.

Za proizvodnju električne energije dovršavaju se solarne elektrane, čiju osnovu čine solarne baterije (paneli) izrađene na bazi silicijevih kristala.

Temelj toplinskih instalacija su solarni kolektori, u kojima se sunčeva energija pretvara u toplinsku energiju rashladne tekućine.

Snaga ovakvih instalacija ovisi o broju i snazi ​​pojedinih uređaja koji su dio termo i solarnih stanica.

Energija vjetra

Energija vjetra temelji se na pretvaranju kinetičke energije zračnih masa u električnu energiju koju koriste potrošači.

Osnova vjetroagregata je vjetrogenerator.Vjetrogeneratori se razlikuju po tehničkim parametrima, ukupnim dimenzijama i dizajnu: s horizontalnom i okomitom osi rotacije, različitim vrstama i brojem lopatica, kao i položajem (kopno, more itd.). ).

snaga vode

Hidroenergija se temelji na pretvaranju kinetičke energije vodenih masa u električnu energiju koju čovjek također koristi za svoje potrebe.

Objekti ovog tipa uključuju hidroelektrane različitih kapaciteta instalirane na rijekama i drugim vodnim tijelima. U takvim instalacijama, pod utjecajem prirodnog toka vode, odnosno stvaranjem brane, voda djeluje na lopatice turbine koja proizvodi električnu energiju. Hidroturbina je osnova hidroelektrana.

Drugi način dobivanja električne energije pretvaranjem energije vode je korištenje energije plime i oseke, kroz izgradnju plimnih stanica. Rad takvih instalacija temelji se na korištenju kinetičke energije morske vode tijekom plime i oseke koje nastaju u morima i oceanima pod utjecajem objekata Sunčevog sustava.

Toplina zemlje

Geotermalna energija temelji se na pretvorbi topline koju zrači Zemljina površina, kako na mjestima ispuštanja geotermalnih voda (seizmički opasna područja), tako i u drugim dijelovima našeg planeta.

Za korištenje geotermalnih voda koriste se posebne instalacije, putem kojih se unutarnja toplina zemlje pretvara u toplinsku i električnu energiju.

Korištenje toplinske pumpe omogućuje dobivanje topline s površine zemlje, bez obzira na njezino mjesto. Njegov se rad temelji na svojstvima tekućina i plinova, kao i na zakonima termodinamike.

biogorivo

Vrste biogoriva razlikuju se po načinu na koji se dobivaju, agregatnom stanju (tekuće, kruto, plinovito) i vrsti uporabe.Pokazatelj koji objedinjuje sve vrste biogoriva je da su temelj njihove proizvodnje organski proizvodi, čijom se preradom dobiva električna i toplinska energija.

Čvrste vrste biogoriva su ogrjevno drvo, goriv briketi ili peleti, plinovita su bioplin i biovodik, a tekuća bioetanol, biometanol, biobutanol, dimetil eter i biodizel.

Prednosti i nedostaci solarnih elektrana

prednosti:

• Sunčeva energija je obnovljivi izvor energije. Ujedno je javno dostupan i besplatan.
• Solarne instalacije su prilično sigurne za korištenje.
• Takve elektrane su potpuno autonomne.
• Ekonomični su i imaju brzo razdoblje povrata. Glavni troškovi nastaju samo za potrebnu opremu i zahtijevaju minimalna ulaganja u budućnost.
• Još jedna prepoznatljiva karakteristika je stabilnost u radu. Na takvim stanicama praktički nema strujnih udara.
• Nisu hiroviti u održavanju i prilično su jednostavni za korištenje.
• Također, za SPP opremu karakterističan je dugi radni period.

Nedostaci:

• Kao izvor energije, Sunčev sustav je vrlo osjetljiv na klimu, vremenske uvjete i doba dana. Takva elektrana neće raditi učinkovito i produktivno noću ili po oblačnom danu.
• Niža produktivnost u geografskim širinama s jakim godišnjim dobima. Najučinkovitije su u područjima gdje je broj sunčanih dana u godini najbliži 100%.
• Vrlo visoka i nepristupačna cijena opreme za solarne instalacije.
• Potreba za povremenim čišćenjem ploča i površina od onečišćenja.Inače se manje zračenja apsorbira i produktivnost pada.
• Značajno povećanje temperature zraka unutar elektrane.
• Potreba za korištenjem terena s ogromnom površinom.
• Daljnje poteškoće u procesu zbrinjavanja komponenti postrojenja, posebno fotoćelija, nakon isteka njihovog radnog vijeka.

Kao iu svakom industrijskom području, obrada i pretvorba sunčeve energije ima svoje prednosti i slabosti.

Vrlo je važno da prednosti pokriju nedostatke, u tom slučaju će rad biti opravdan.

Danas je većina razvoja u ovoj industriji usmjerena na optimizaciju i poboljšanje funkcioniranja i korištenja postojećih metoda te na razvoj novih sigurnijih i produktivnijih metoda.

Svrsishodnost korištenja solarnog sustava

Solarni sustav - kompleks za pretvaranje energije sunčevog zračenja u toplinsku energiju, koja se zatim prenosi u izmjenjivač topline za zagrijavanje rashladne tekućine sustava grijanja ili vodoopskrbe.

Učinkovitost solarne toplinske instalacije ovisi o sunčevoj insolaciji - količini energije primljene tijekom jednog svjetlosnog dana po 1 m2 površine koja se nalazi pod kutom od 90° u odnosu na smjer sunčevih zraka. Mjerna vrijednost indikatora je kWh / sq.m, vrijednost parametra varira ovisno o sezoni.

Prosječna razina sunčeve insolacije za područje umjereno kontinentalne klime je 1000-1200 kWh/m2 (godišnje). Količina sunca je odlučujući parametar za izračun performansi solarnog sustava.

Korištenje alternativnog izvora energije omogućuje grijanje kuće, dobivanje tople vode bez tradicionalnih troškova energije - isključivo putem sunčevog zračenja

Ugradnja solarnog sustava grijanja je skup pothvat. Kako bi se kapitalni izdaci opravdali, nužan je točan izračun sustava i pridržavanje tehnologije ugradnje.

Primjer. Prosječna vrijednost solarne insolacije za Tulu usred ljeta je 4,67 kV / m² * dan, pod uvjetom da je ploča sustava postavljena pod kutom od 50 °. Učinak solarnog kolektora površine 5 m² izračunava se na sljedeći način: 4,67 * 4 = 18,68 kW topline dnevno. Ovaj volumen dovoljan je za zagrijavanje 500 litara vode s temperature od 17°C do 45°C.

Kao što pokazuje praksa, kada koriste solarnu instalaciju, vlasnici vikendica ljeti mogu u potpunosti prijeći s električnog ili plinskog grijanja vode na solarnu metodu

Govoreći o preporučljivosti uvođenja novih tehnologija, važno je uzeti u obzir tehničke karakteristike pojedinog solarnog kolektora. Neki počinju s 80W/m2 solarne energije, drugi počinju s 20W/m2

Čak i u južnoj klimi, korištenje kolektorskog sustava samo za grijanje neće se isplatiti. Ako se instalacija koristi isključivo zimi s nedostatkom sunca, tada troškovi opreme neće biti pokriveni ni za 15-20 godina.

Kako bi se solarni kompleks koristio što učinkovitije, mora biti uključen u sustav opskrbe toplom vodom. Čak i zimi, solarni kolektor će vam omogućiti da "rezete" račune za energiju za grijanje vode do 40-50%.

Prema riječima stručnjaka, za kućnu upotrebu, solarni sustav se isplati za oko 5 godina.S povećanjem cijena električne energije i plina smanjit će se rok povrata kompleksa

Osim ekonomske koristi, "solarno grijanje" ima i dodatne prednosti:

1. Prijateljstvo prema okolišu. Smanjene emisije ugljičnog dioksida. Godinu dana 1 m2 solarnog kolektora sprječava ulazak 350-730 kg rudarstva u atmosferu.
2. Estetika. Prostor kompaktne kupke ili kuhinje može se uštedjeti od glomaznih kotlova ili plinskih bojlera.
3. Izdržljivost. Proizvođači tvrde da će, ako se slijedi tehnologija instalacije, kompleks trajati oko 25-30 godina. Mnoge tvrtke daju jamstvo do 3 godine.

Argumenti protiv korištenja solarne energije: izražena sezonalnost, ovisnost o vremenskim prilikama i visoka početna ulaganja.

Numeričke karakteristike sunčevog zračenja

Postoji takav pokazatelj kao solarna konstanta. Njegova vrijednost je 1367 vata. Ovo je količina energije po 1 m2. planet Zemlja. To je samo oko 20-25% manje energije koja dolazi do površine zemlje zbog atmosfere. Stoga je vrijednost sunčeve energije po kvadratnom metru, na primjer, na ekvatoru 1020 vata. I uzimam u obzir promjenu dana i noći, promjenu kuta sunca iznad horizonta, ovaj pokazatelj se smanjuje za oko 3 puta.

Ali odakle dolazi ta energija? Znanstvenici su se prvi put počeli baviti ovim pitanjem još u 19. stoljeću, a verzije su bile potpuno različite. Danas se, kao rezultat velikog broja istraživanja, pouzdano zna da je izvor sunčeve energije reakcija transformacije 4 atoma vodika u jezgru helija. Kao rezultat ovog procesa oslobađa se značajna količina energije. Na primjer, energija oslobođena tijekom transformacije 1 gr.vodik je usporediv s energijom koja se oslobađa tijekom izgaranja 15 tona benzina.

Toplinske pumpe za grijanje doma

Toplinske pumpe koriste sve dostupne alternativne izvore energije. Uzimaju toplinu iz vode, zraka, tla. U malim količinama te topline ima i zimi, pa je toplinska pumpa skuplja i preusmjerava na grijanje kuće.

Toplinske pumpe također koriste alternativne izvore energije – toplinu zemlje, vode i zraka

Princip rada

Zašto su toplinske pumpe tako privlačne? Činjenica da ćete potrošiti 1 kW energije za njegovo crpljenje, u najgorem slučaju, dobiti 1,5 kW topline, a najuspješnije izvedbe mogu dati do 4-6 kW. I to ni na koji način ne proturječi zakonu očuvanja energije, jer se energija ne troši na dobivanje topline, već ne na njeno pumpanje. Dakle, nema nedosljednosti.

Shema toplinske pumpe za korištenje alternativnih izvora energije

Toplinske pumpe imaju tri radna kruga: dva vanjska i unutarnja, te isparivač, kompresor i kondenzator. Shema funkcionira ovako:

• U primarnom krugu cirkulira rashladna tekućina koja uzima toplinu iz izvora niskog potencijala. Može se spustiti u vodu, zakopati u zemlju ili može uzimati toplinu iz zraka. Najviša temperatura postignuta u ovom krugu je oko 6°C.
• Unutarnji krug cirkulira medij za grijanje s vrlo niskom točkom vrelišta (obično 0°C). Kada se zagrije, rashladno sredstvo isparava, para ulazi u kompresor, gdje se komprimira do visokog tlaka. Tijekom kompresije se oslobađa toplina, para rashladnog sredstva se zagrijava na prosječnu temperaturu od +35°C do +65°C.
• U kondenzatoru se toplina prenosi na rashladnu tekućinu iz trećeg - kruga grijanja. Hladne pare se kondenziraju, a zatim dalje ulaze u isparivač. A onda se ciklus ponavlja.

Krug grijanja najbolje je izvesti u obliku toplog poda. Temperature su najbolje za to. Sustav radijatora zahtijevat će previše sekcija, što je ružno i neisplativo.

Alternativni izvori toplinske energije: gdje i kako dobiti toplinu

Ali najveća poteškoća je uređaj prvog vanjskog kruga, koji skuplja toplinu. Budući da su izvori niskog potencijala (malo je topline na dnu), potrebne su velike površine da bi se prikupila u dovoljnim količinama. Postoje četiri vrste kontura:

• Prstenovi položeni u vodovodne cijevi s rashladnom tekućinom. Vodeno tijelo može biti bilo što - rijeka, ribnjak, jezero. Glavni uvjet je da se ne smije smrzavati ni u najtežim mrazima. Pumpe koje crpe toplinu iz rijeke rade učinkovitije; mnogo manje topline prenosi se u stajaćoj vodi. Takav izvor topline najlakše je implementirati - baciti cijevi, vezati teret. Postoji samo velika vjerojatnost slučajnog oštećenja.

• Toplinska polja s cijevima zakopanim ispod dubine smrzavanja. U ovom slučaju postoji samo jedan nedostatak - velike količine zemljanih radova. Tlo moramo ukloniti na velikoj površini, pa čak i na solidnu dubinu.

• Korištenje geotermalnih temperatura. Izbušen je niz bušotina velike dubine, au njih se spuštaju krugovi rashladne tekućine. Ono što je dobro kod ove opcije je što zahtijeva malo prostora, ali nije svugdje moguće bušiti na velike dubine, a usluge bušenja koštaju puno. Možete, međutim, sami napraviti opremu za bušenje, ali posao još uvijek nije lak.

• Izvlačenje topline iz zraka.Ovako rade klima-uređaji s mogućnošću grijanja - uzimaju toplinu iz "vanbrodskog" zraka. Čak i na temperaturama ispod nule, takve jedinice rade, iako na ne baš "dubokom" minusu - do -15 ° C. Da bi rad bio intenzivniji, možete koristiti toplinu iz ventilacijskih okna. Tamo bacite nekoliko remena s rashladnom tekućinom i odatle pumpajte toplinu.

Glavni nedostatak toplinskih pumpi je visoka cijena same crpke, a ugradnja polja za prikupljanje topline nije jeftina. U ovom slučaju možete uštedjeti novac tako da sami izradite pumpu i položite obrise vlastitim rukama, ali iznos će i dalje ostati značajan. Prednost je što će grijanje biti jeftino, a sustav će raditi dugo vremena.

Vrste

Danas razne vrste solarnih panela dobivaju sve veću popularnost. Na prvi pogled može se činiti da su svi solarni moduli isti: veliki broj pojedinačnih malih solarnih ćelija međusobno je povezan i prekriven prozirnim filmom. Ali, u stvarnosti, svi moduli se razlikuju po snazi, dizajnu i veličini. A trenutno su proizvođači podijelili solarne sustave u dvije glavne vrste: silicij i film.

Za kućne potrebe ugrađuju se solarni paneli sa silikonskim fotoćelijama. Oni su najpopularniji na tržištu. Od kojih se također mogu razlikovati tri vrste - to su polikristalne, monokristalne, već su detaljnije opisane u članku, i amorfne, na kojima ćemo se detaljnije zadržati.

Amorfni - također se izrađuju na bazi silicija, ali osim toga imaju i fleksibilnu elastičnu strukturu. Ali oni nisu napravljeni od kristala silicija, već od silana - drugo ime za silicij vodik. Od značajki amorfnih modula može se primijetiti izvrsna učinkovitost čak i po oblačnom vremenu i mogućnost ponavljanja bilo koje površine.Ali učinkovitost je mnogo niža - samo 5%.

Druga vrsta solarnih panela - film, proizvodi se na bazi nekoliko tvari.

• Kadmij - takvi paneli razvijeni su još 70-ih godina prošlog stoljeća i korišteni su u svemiru. Ali danas se kadmij koristi i u proizvodnji industrijskih i domaćih solarnih elektrana.
• Moduli bazirani na poluvodičkim CIGS - razvijeni od bakrenog selenida, indija i predstavljaju filmske ploče. Indij se također široko koristi u proizvodnji monitora s tekućim kristalima.
• Polimer - također se koristi u proizvodnji solarnih filmskih modula. Debljina jedne ploče je oko 100 nm, ali učinkovitost ostaje na razini od 5%. Ali iz plusa se može primijetiti da takvi sustavi imaju pristupačnu cijenu i ne emitiraju štetne tvari u atmosferu.

Ali i danas su na tržištu manje glomazni prijenosni modeli. Posebno su dizajnirani za korištenje tijekom aktivnosti na otvorenom. Često se takvi solarni paneli koriste za punjenje prijenosnih uređaja: malih naprava, mobilnih telefona, fotoaparata i kamkordera.

Prijenosni moduli podijeljeni su u četiri vrste.

• Mala snaga - dajte minimalno punjenje, što je dovoljno za punjenje mobilnog telefona.
• Fleksibilan - može se smotati i imati malu težinu, zbog toga i zbog velike popularnosti među turistima i putnicima.
• Fiksirani na podlogu - imaju mnogo veću težinu, oko 7-10 kg i, sukladno tome, daju više energije. Takvi su moduli posebno dizajnirani za korištenje na dugim putovanjima automobilom, a mogu se koristiti i za djelomično autonomno opskrbu energijom seoske kuće.
• Univerzalno - nezamjenjivo za planinarenje, uređaj ima nekoliko adaptera za istovremeno punjenje raznih uređaja, težina može doseći 1,5 kg.

Je li prikladno za običan dom

• Za kućnu upotrebu, solarna energija je obećavajuća vrsta energije.
• Kao izvor električne energije za stambene zgrade koriste se solarne elektrane koje proizvode industrijska poduzeća u Rusiji i inozemstvu. Instalacije se izdaju različite snage i kompletan set.
• Korištenje toplinske pumpe - osigurat će stambenu zgradu toplom vodom, zagrijati vodu u bazenu, zagrijati rashladnu tekućinu u sustavu grijanja ili zrak unutar prostora.
• Solarni kolektori - mogu se koristiti u sustavima grijanja doma i tople vode. Učinkovitiji, u ovom slučaju, vakuumski cijevni kolektori.