Alternativni viri energije. Alternativna energija. Osnovna pravila za namestitev solarne plošče

Da bi rešili problem omejenih fosilnih goriv, ​​si raziskovalci po vsem svetu prizadevajo ustvariti in komercializirati alternativne vire energije. In ne govorimo samo o znanih vetrnih turbinah in sončnih kolektorjih. Plin in nafto bo mogoče nadomestiti z energijo iz alg, vulkanov in človeških stopinj. Recycle je izbral deset najzanimivejših in okolju najprijaznejših virov energije prihodnosti.

Jouli iz vrtljivih križev

Skozi obračalnike na vhodih na železniške postaje gre vsak dan na tisoče ljudi. Naenkrat je več raziskovalnih centrov po vsem svetu prišlo na idejo, da bi pretok ljudi uporabili kot inovativen generator energije. Japonsko podjetje East Japan Railway Company se je odločilo, da bo z generatorji opremilo vsak obračalnik na železniških postajah. Namestitev deluje na železniški postaji v tokijskem okrožju Shibuya: piezoelektrični elementi so vgrajeni v tla pod vrtljivimi ključi, ki proizvajajo elektriko iz pritiska in tresljajev, ki jih prejmejo, ko ljudje stopijo nanje.

Na Kitajskem in Nizozemskem se že uporablja druga tehnologija »energetskega vrtljivega križa«. V teh državah so se inženirji odločili, da ne bodo uporabili učinka stiskanja piezoelektričnih elementov, temveč učinek potiskanja ročajev ali vrat vrtljivega križa. Koncept nizozemskega podjetja Boon Edam predvideva zamenjavo standardnih vrat na vhodu v nakupovalne centre (ki običajno delujejo na sistem fotocelic in se začnejo vrteti sama) z vrati, ki jih mora obiskovalec potiskati in tako proizvajati elektriko.

Takšna generatorska vrata so se že pojavila v nizozemskem centru Natuurcafe La Port. Vsak od njih proizvede približno 4.600 kilovatnih ur energije na leto, kar se na prvi pogled morda zdi nepomembno, vendar je dober primer alternativne tehnologije za pridobivanje električne energije.

Alge ogrevajo hiše

Alge so začele obravnavati kot alternativni vir energije relativno nedavno, vendar je tehnologija po mnenju strokovnjakov zelo obetavna. Dovolj je reči, da je mogoče iz 1 hektarja vodne površine, ki jo zasedajo alge, pridobiti 150 tisoč kubičnih metrov bioplina na leto. To je približno enako količini plina, ki ga proizvede majhna vrtina, in zadostuje za življenje majhne vasi.

Zelene alge je enostavno vzdrževati, hitro rastejo in jih je veliko vrst, ki za fotosintezo uporabljajo energijo sončne svetlobe. Vso biomaso, bodisi sladkorje ali maščobe, je mogoče pretvoriti v biogoriva, najpogosteje v bioetanol in biodizel. Alge so idealno ekogorivo, ker rastejo v vodnem okolju in ne potrebujejo zemeljskih virov, so zelo produktivne in ne škodujejo okolju.

Ekonomisti ocenjujejo, da bi lahko do leta 2018 svetovni promet s predelavo biomase iz morskih mikroalg dosegel približno 100 milijard dolarjev. Obstajajo že dokončani projekti, ki uporabljajo gorivo iz alg - na primer 15-stanovanjska stavba v Hamburgu v Nemčiji. Fasade hiše so prekrite s 129 akvariji z algami, ki služijo kot edini vir energije za ogrevanje in klimatizacijo stavbe, imenovane Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

Ležišča osvetljujejo ulice

Koncept pridobivanja električne energije s tako imenovanimi "hitrimi udarci" so začeli izvajati najprej v Veliki Britaniji, nato v Bahrajnu, kmalu pa bo tehnologija dosegla Rusijo.Vse se je začelo, ko je britanski izumitelj Peter Hughes ustvaril elektrokinetično cestno rampo za avtoceste. Klančina je sestavljena iz dveh kovinskih plošč, ki se nekoliko dvigata nad cesto. Pod ploščami je električni generator, ki ustvarja tok vsakič, ko avtomobil prečka rampo.

Odvisno od teže avtomobila lahko rampa ustvari med 5 in 50 kilovati v času, ko avto prečka klančino. Takšne rampe delujejo kot baterije in lahko napajajo semaforje in osvetljene prometne znake z elektriko. V Veliki Britaniji tehnologija že deluje v več mestih. Metoda se je začela širiti v druge države - na primer v majhen Bahrajn.

Najbolj neverjetno je, da je nekaj podobnega mogoče videti v Rusiji. Študent iz Tyumena Albert Brand je na forumu VUZPromExpo predlagal enako rešitev za ulično razsvetljavo. Po izračunih razvijalca v njegovem mestu vsak dan čez ovire vozi med 1.000 in 1.500 avtomobilov. Za en "trk" avtomobila čez "hitrostno oviro", opremljeno z električnim generatorjem, bo proizvedeno približno 20 vatov električne energije, ki ne bo škodila okolju.

Več kot le nogomet

Žoga Soccket, ki jo je razvila skupina diplomantov s Harvarda, ki so ustanovili podjetje Uncharted Play, lahko v pol ure igranja nogometa proizvede dovolj električne energije za večurno napajanje LED svetilke. Socket se imenuje okolju prijazna alternativa nevarnim virom energije, ki jih pogosto uporabljajo prebivalci nerazvitih držav.

Načelo shranjevanja energije Socket žoge je povsem preprosto: kinetična energija, ki nastane pri udarcu žoge, se prenese na majhen nihalu podoben mehanizem, ki poganja generator. Generator proizvaja elektriko, ki se shranjuje v bateriji. Shranjeno energijo lahko uporabimo za napajanje katerega koli manjšega električnega aparata – na primer namizne svetilke z LED.

Socket ima izhodno moč šest vatov. Energijska žoga je že požela priznanje svetovne javnosti: prejela je številne nagrade, bila je visoko ocenjena s strani Clinton Global Initiative, prejela pa je tudi priznanja na znameniti konferenci TED.

Skrita energija vulkanov

Eden glavnih dosežkov pri razvoju vulkanske energije pripada ameriškim raziskovalcem iz začetnih podjetij AltaRock Energy in Davenport Newberry Holdings. "Preskusni subjekt" je bil speči vulkan v Oregonu. Slana voda se črpa globoko v kamnine, katerih temperatura je zelo visoka zaradi razpada radioaktivnih elementov, ki so prisotni v skorji planeta in najbolj vročem plašču Zemlje. Pri segrevanju se voda spremeni v paro, ki se dovaja v turbino, ki proizvaja elektriko.

Trenutno delujeta samo dve majhni tovrstni elektrarni – v Franciji in Nemčiji. Če ameriška tehnologija deluje, potem lahko geotermalna energija po podatkih Geološkega zavoda ZDA zagotovi 50 % električne energije, ki jo država potrebuje (danes je njen prispevek le 0,3 %).

Islandski raziskovalci so leta 2009 predlagali še en način izrabe vulkanov za energijo. V bližini vulkanskih globin so odkrili podzemni rezervoar vode z nenormalno visoko temperaturo. Super vroča voda leži nekje na meji med tekočino in plinom in obstaja le pri določenih temperaturah in tlakih.

Nekaj ​​podobnega bi znanstveniki lahko ustvarili tudi v laboratoriju, a se je izkazalo, da je taka voda tudi v naravi – v zemeljskem drobovju. Menijo, da je mogoče iz vode pri »kritični temperaturi« pridobiti desetkrat več energije kot iz vode, ki zavre na klasičen način.

Energija iz človeške toplote

Princip delovanja termoelektričnih generatorjev na temperaturne razlike je znan že dolgo. Toda šele pred nekaj leti je tehnologija začela omogočati uporabo toplote človeškega telesa kot vira energije. Skupina raziskovalcev s Korejskega naprednega inštituta za znanost in tehnologijo (KAIST) je razvila generator, vgrajen v fleksibilno stekleno ploščo.

T Ta pripomoček bo omogočil polnjenje fitnes zapestnic iz toplote človeške roke - na primer med tekom, ko se telo zelo segreje in je v nasprotju s temperaturo okolja. Korejski generator, velik 10 krat 10 centimetrov, lahko proizvede približno 40 milivatov energije pri temperaturi kože 31 stopinj Celzija.

Podobno tehnologijo je za osnovo vzela mlada Ann Makosinski, ki je izumila svetilko, ki se polni iz temperaturne razlike med zrakom in človeškim telesom. Učinek je razložen z uporabo štirih Peltierjevih elementov: njihova značilnost je sposobnost ustvarjanja električne energije pri segrevanju na eni strani in ohlajanju na drugi.

Posledično Annina svetilka oddaja precej močno svetlobo, vendar ne potrebuje polnilnih baterij. Za njegovo delovanje je potrebna le petstopinjska temperaturna razlika med stopnjo segretosti človekove dlani in temperaturo v prostoru.

Koraki do pametnih tlakovcev

Vsaka točka na eni od prometnih ulic predstavlja do 50.000 korakov na dan. Zamisel o uporabi peš prometa za koristno pretvorbo korakov v energijo je bila implementirana v izdelku, ki ga je razvil Lawrence Kemball-Cook, direktor britanskega podjetja Pavegen Systems Ltd. Inženir je ustvaril tlakovce, ki proizvajajo elektriko iz kinetične energije hodečih pešcev.

Naprava v inovativni ploščici je izdelana iz prožnega, vodoodpornega materiala, ki se ob pritisku upogne za približno pet milimetrov. To pa ustvarja energijo, ki jo mehanizem pretvori v elektriko. Akumulirani vati so shranjeni v litij-polimerni bateriji ali neposredno uporabljeni za osvetlitev avtobusnih postaj, izložb in znakov.

Sama ploščica Pavegen velja za popolnoma okolju prijazno: njeno telo je izdelano iz posebnega razreda nerjavečega jekla in recikliranega polimera z nizko vsebnostjo ogljika. Zgornja površina je izdelana iz rabljenih pnevmatik, zaradi česar so ploščice trpežne in zelo odporne na obrabo.

Med poletnimi olimpijskimi igrami leta 2012 v Londonu so na številnih turističnih ulicah položili ploščice. V dveh tednih jim je uspelo pridobiti 20 milijonov joulov energije. To je bilo več kot dovolj za delovanje ulične razsvetljave v britanski prestolnici.

Pametni telefoni za polnjenje koles

Če želite napolniti predvajalnik, telefon ali tablico, vam ni treba imeti električne vtičnice pri roki. Včasih je vse, kar morate storiti, zavrteti pedala. Tako je ameriško podjetje Cycle Atom izdalo napravo, ki omogoča polnjenje zunanje baterije med kolesarjenjem in posledično polnjenje mobilnih naprav.

Izdelek, imenovan Siva Cycle Atom, je lahek kolesarski generator z litijevo baterijo, zasnovan za napajanje skoraj vseh mobilnih naprav, ki imajo vrata USB. Ta mini generator lahko v nekaj minutah namestite na večino običajnih okvirjev koles. Samo baterijo je mogoče enostavno odstraniti za naknadno polnjenje pripomočkov. Uporabnik se ukvarja s športom in vrti pedala - in po nekaj urah je njegov pametni telefon že napolnjen na 100 centov.

Nokia pa je širši javnosti predstavila tudi pripomoček, ki se pritrdi na kolo in omogoča poganjanje pedal spremeniti v način pridobivanja okolju prijazne energije. Komplet za polnjenje koles Nokia vsebuje dinamo, majhen električni generator, ki uporablja energijo iz vrtenja koles kolesa za polnjenje telefona prek standardne 2 mm vtičnice, ki je na večini telefonov Nokia.

Koristi od odpadne vode

Vsako veliko mesto dnevno izpusti ogromne količine odpadne vode v odprta vodna telesa, ki onesnažujejo ekosistem. Zdi se, da voda, zastrupljena z odplakami, ne more biti več koristna za nikogar, vendar ni tako - znanstveniki so odkrili način za ustvarjanje gorivnih celic, ki temeljijo na njej.

Eden od pionirjev ideje je bil profesor Pennsylvania State University Bruce Logan. Splošni koncept je za nestrokovnjaka zelo težko razumljiv in je zgrajen na dveh stebrih – uporabi bakterijskih gorivnih celic in namestitvi tako imenovane reverzne elektrodialize. Bakterije oksidirajo organske snovi v odpadni vodi in pri tem proizvajajo elektrone, ki ustvarjajo električni tok.

Skoraj vse vrste organskih odpadkov je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije – ne samo odpadno vodo, ampak tudi živalske odpadke, pa tudi stranske proizvode vinske, pivovarske in mlečne industrije. Kar zadeva reverzno elektrodializo, tukaj delujejo električni generatorji, ki so razdeljeni na celice z membranami in črpajo energijo iz razlike v slanosti dveh mešalnih tekočih tokov.

"Papirnata" energija

Japonski proizvajalec elektronike Sony je razvil in na sejmu Green Products Exhibition v Tokiu predstavil biogenerator, ki lahko proizvaja elektriko iz drobno narezanega papirja. Bistvo postopka je naslednje: za izolacijo celuloze (to je dolga veriga glukoznega sladkorja, ki ga najdemo v zelenih rastlinah) potrebujemo valovit karton.

Veriga se prekine s pomočjo encimov, nastalo glukozo pa predela druga skupina encimov, s pomočjo katerih se sproščajo vodikovi ioni in prosti elektroni. Elektroni se pošljejo skozi zunanji tokokrog za ustvarjanje električne energije. Predvideva se, da lahko takšna naprava pri obdelavi enega lista papirja velikosti 210 x 297 mm ustvari približno 18 W na uro (približno toliko energije, kot jo proizvede 6 AA baterij).

Metoda je okolju prijazna: pomembna prednost takšne "baterije" je odsotnost kovin in škodljivih kemičnih spojin. Čeprav je tehnologija trenutno še daleč od komercializacije: proizvedena električna energija je precej majhna - zadostuje le za napajanje majhnih prenosnih pripomočkov.

Ekologija porabe Znanost in tehnologija: Čeprav večina konceptov alternativne energije ni nova, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala.

V zadnjih letih je alternativna energija postala predmet intenzivnega zanimanja in vročih razprav. Zaradi ogroženosti zaradi podnebnih sprememb in dejstva, da se povprečne globalne temperature vsako leto dvigujejo, se seveda povečuje želja po iskanju oblik energije, ki bodo zmanjšale odvisnost od fosilnih goriv, ​​premoga in drugih onesnaževalnih procesov.

Čeprav večina konceptov alternativne energije ni novih, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala. Kaj je alternativna energija, povedano preprosto in razumljivo, in kakšna je verjetnost, da bo postala mainstream?

Jasno je, da ostaja nekaj razprave o tem, kaj pomeni "alternativna energija" in za kaj se ta izraz lahko uporablja. Po eni strani lahko izraz uporabimo za oblike energije, ki ne povečujejo ogljičnega odtisa človeštva. Zato lahko vključuje jedrske objekte, hidroelektrarne in celo zemeljski plin in »čisti premog«.

Po drugi strani pa se izraz uporablja tudi za označevanje tega, kar zdaj velja za netradicionalne metode pridobivanja energije – sončno, vetrno, geotermalno, biomaso in druge nedavne dodatke. Ta vrsta razvrstitve izključuje metode pridobivanja energije, kot je hidroelektrarna, ki obstajajo že več kot sto let in so precej pogoste v nekaterih regijah sveta.

Drugi dejavnik je, da morajo biti alternativni viri energije »čisti« in ne smejo proizvajati škodljivih onesnaževal. Kot rečeno, se to največkrat nanaša na ogljikov dioksid, lahko pa tudi na druge emisije - ogljikov monoksid, žveplov dioksid, dušikov oksid in druge. Po teh parametrih jedrska energija ne sodi med alternativne vire energije, saj proizvaja radioaktivne odpadke, ki so zelo strupeni in jih je treba ustrezno skladiščiti.

V vseh primerih pa se izraz uporablja za označevanje vrst energije, ki bodo v naslednjem desetletju nadomestile fosilna goriva in premog kot prevladujočo obliko proizvodnje energije.

Vrste alternativnih virov energije

Strogo gledano obstaja veliko vrst alternativne energije. Tudi tu pride do zmede pri definicijah, ker se je v preteklosti »alternativna energija« uporabljala za opis metod, ki niso veljale za običajne ali razumne za uporabo. Toda če definicijo vzamemo na široko, bo vključevala nekatere ali vse te točke:

Hidroenergija. To je energija, ki jo proizvajajo jezovi hidroelektrarn, ko padajoča in tekoča voda (v rekah, kanalih, slapovih) teče skozi napravo, ki obrača turbine in proizvaja elektriko.

Jedrska energija. Energija, ki nastane med počasnimi reakcijami cepitve. Uranove palice ali drugi radioaktivni elementi segrejejo vodo in jo spremenijo v paro, para pa vrti turbine, ki proizvajajo elektriko.

Sončna energija. Energija, ki je pridobljena neposredno iz sonca; Fotovoltaične celice (običajno sestavljene iz silicijevega substrata, razporejenega v velike nize) pretvarjajo sončne žarke neposredno v električno energijo. V nekaterih primerih se toplota, ki jo proizvaja sončna svetloba, uporablja za proizvodnjo električne energije, to je znano kot sončna toplotna energija.

Vetrna energija. Energija, ki jo ustvari pretok zraka; velikanske vetrne turbine se vrtijo pod vplivom vetra in proizvajajo elektriko.

Geotermalna energija. Ta energija izvira iz toplote in pare, ki ju proizvaja geološka dejavnost v zemeljski skorji. V večini primerov so cevi postavljene v zemljo nad geološko aktivnimi območji, da prehajajo paro skozi turbine in tako proizvajajo elektriko.

Energija plimovanja. Plimske tokove v bližini obale je mogoče uporabiti tudi za proizvodnjo električne energije. Dnevna sprememba plimovanja povzroči, da voda teče naprej in nazaj skozi turbine. Električna energija se proizvaja in prenaša v elektrarne na kopnem.

Biomasa. To velja za goriva, ki so pridobljena iz rastlin in bioloških virov – etanol, glukoza, alge, glive, bakterije. Lahko bi nadomestili bencin kot vir goriva.

vodik. Energija, pridobljena iz procesov, ki vključujejo vodikov plin. Sem spadajo katalitični pretvorniki, v katerih se molekule vode z elektrolizo razbijejo in ponovno združijo; vodikove gorivne celice, ki uporabljajo plin za pogon motorja z notranjim zgorevanjem ali pogon ogrevane turbine; ali jedrska fuzija, pri kateri se vodikovi atomi spajajo pod nadzorovanimi pogoji, pri čemer se sprostijo neverjetne količine energije.

Alternativni in obnovljivi viri energije

V mnogih primerih so alternativni viri energije tudi obnovljivi. Vendar izraza nista popolnoma zamenljiva, saj je veliko oblik alternativnih virov energije odvisnih od omejenih virov. Na primer, jedrska energija temelji na uranu ali drugih težkih elementih, ki jih je treba najprej izkopati.

Hkrati se energija vetra, sonca, plimovanja, geotermalne in hidroelektrične energije zanaša na vire, ki so popolnoma obnovljivi. Sončni žarki so najbogatejši vir energije od vseh in so z industrijskega vidika neizčrpni, čeprav omejeni z vremenom in časom dneva. Tudi veter ne pojenja, zahvaljujoč spremembam tlaka v našem ozračju in rotaciji Zemlje.

Trenutno je alternativna energija še v mladosti. Toda ta slika se pod vplivom političnih pritiskov, svetovnih okoljskih katastrof (suše, lakote, poplave) in izboljšav tehnologij obnovljivih virov energije hitro spreminja.

Na primer, od leta 2015 so bile svetovne potrebe po energiji še vedno pretežno zagotovljene s premogom (41,3 %) in zemeljskim plinom (21,7 %). Hidroelektrarne in jedrska energija predstavljajo 16,3 % oziroma 10,6 %, medtem ko »obnovljivi viri energije« (sonce, veter, biomasa itd.) predstavljajo le 5,7 %.

To se je močno spremenilo od leta 2013, ko je svetovna poraba nafte, premoga in zemeljskega plina znašala 31,1 %, 28,9 % oziroma 21,4 %. Jedrska in vodna energija predstavljata 4,8 % oziroma 2,45 %, medtem ko obnovljivi viri energije predstavljajo le 1,2 %.

Poleg tega se je povečalo število mednarodnih sporazumov o omejevanju uporabe fosilnih goriv in razvoju alternativnih virov energije. Na primer direktiva o obnovljivih virih energije, ki jo je Evropska unija podpisala leta 2009 in ki določa cilje za uporabo obnovljive energije za vse države članice do leta 2020.

Ta sporazum v bistvu zahteva, da EU do leta 2020 pokrije vsaj 20 % svojih skupnih potreb po energiji z obnovljivo energijo in vsaj 10 % goriv za promet. Novembra 2016 je Evropska komisija revidirala te cilje in določila 27-odstotno minimalno porabo obnovljive energije do leta 2030.

Nekatere države so postale vodilne v razvoju alternativne energije. Na Danskem vetrna energija na primer zagotavlja do 140 % potreb države po električni energiji; presežek dobavlja v sosednje države, Nemčijo in Švedsko.

Islandija je zaradi svoje lege v severnem Atlantiku in aktivnih vulkanov že leta 2012 s kombinacijo hidroenergije in geotermalne energije dosegla 100-odstotno odvisnost od obnovljivih virov energije. Leta 2016 je Nemčija sprejela politiko postopnega odpravljanja odvisnosti od nafte in jedrske energije.

Dolgoročni obeti za alternativno energijo so izjemno pozitivni. Glede na poročilo Mednarodne agencije za energijo (IEA) iz leta 2014 bosta fotovoltaična sončna energija in sončna toplotna energija do leta 2050 predstavljali 27 % svetovnega povpraševanja, zaradi česar bosta največji vir energije. Morda bodo zaradi napredka v fuziji viri fosilnih goriv do leta 2050 brezupno zastareli. objavljeno

Primeri uporabe alternativne energije v obliki že pripravljenih rešitev in naprav naredi sam

Zalog ogljikovodikov na našem planetu bo prej ali slej zmanjkalo. Tudi če upoštevamo uvedbo različnih tehnologij za njihovo reševanje, izčrpavanje zalog premoga, nafte in plina ni daleč. Stroški energentov rastejo in ljudje razumejo, da lahko le sami poskrbijo za varnost svojega proračuna. Zato so pozorni na alternativne vire energije. Poleg tega zanimanje za alternativno energijo povzroča tudi banalna odsotnost "koristi civilizacije" v obliki plina in elektrike na nekaterih mestih. Pogosto se izkaže, da oskrba nekaterih naselij z elektriko ali plinom ni ekonomsko upravičena, prebivalci pa tega ne morejo narediti na lastne stroške. Zato lastniki zasebnih hiš to storijo sami ali kupijo različne naprave za proizvodnjo toplote in električne energije. Navsezadnje je energija v sončni svetlobi, vetru, črevesju Zemlje, osekah in tokovih. Poleg tega uporabljajo temperaturne razlike, energijo padajoče vode in druge vire alternativne energije. V tem gradivu bomo govorili o različnih zanimivih instalacijah DIY na področju alternativne energije.

Kot veste, je okoliška narava polna energije. Zagotovo so že vsi slišali, da je mogoče zelo učinkovito izrabljati sončno svetlobo, veter, plimovanje in druge obnovljive vire energije. Poleg tega se lahko ta energija uporablja v obsegu celotne države ali pa se lahko uporablja samo za oskrbo z energijo zasebnega doma ali koče.

Spodaj je nekaj primerov naprav, ki pretvarjajo alternativno energijo v svetlobo in toploto:

• sončna plošča;
• Naprave za proizvodnjo bioplina;
• Vetrni generator.

Poglejmo si nekaj primerov.

Princip delovanja vseh vrst toplotnih črpalk temelji na Carnotovih ciklih. Namestitev je hladilnik. Med delovanjem jemlje energijo nizkega potenciala, ko se ohlaja. In nato jo pretvori v toplotno energijo z visokim potencialom. Okolje je lahko zrak, zemlja, voda. Te snovi vsebujejo v vsakem trenutku določeno količino toplote. Toplotna črpalka je sestavljena iz naslednjih glavnih komponent:

• Zunanji tokokrog, v katerem se nahaja naravno hladilno sredstvo;
• Notranji krog napolnjen z vodo;
• kompresor;
• uparjalnik;
• Kondenzator.

Tako kot gospodinjski hladilnik tudi takšni sistemi uporabljajo freon. Zunanji krog je praviloma potopljen v vodnjak z vodo ali preprosto v rezervoar na površini. Obstajajo možnosti, ko je zunanji tokokrog zakopan v tleh. Toda to je drago in ni vedno mogoče.

Obstajajo že pripravljene rešitve toplotnih črpalk, obstajajo pa tudi modeli, ki jih naredi sam. Kako narediti to napravo za uporabo alternativne energije z lastnimi rokami? Najprej morate najti kompresor. Če imate staro klimatsko napravo ali hladilnik, jo lahko odstranite. Potrebna moč za ogrevanje je do 10 kW.

Kolektor toplotne črpalke je možno vgraditi vodoravno ali navpično. Druga možnost se uporablja, če ni dovolj prostora. Nato se izvrta več vrtin, v katere se spusti vezje. Če je lokacija vodoravna, se kolektor zakoplje približno 1,5 metra v zemljo. Toplotni izmenjevalnik v vodi se izvede, ko se ogrevano ohišje nahaja v bližini obale naravnega rezervoarja. Za kondenzator bo potrebna posoda s prostornino 120-140 litrov. Vanj je nameščena bakrena tuljava, kjer kroži freon.

Uparjalnik je lahko izdelan iz plastične posode enake prostornine kot kondenzator. Vanj je vstavljena bakrena tuljava, ki se prek kompresorja kombinira s tistim, kar je v kondenzatorju.

Pri izdelavi sistema z lastnimi rokami je cev uparjalnika običajno izdelana iz kosa kanalizacijske cevi. S pomočjo cevi se regulira pretok vode. Uparjalnik se spusti v vodno telo. Ko voda teče okoli njega, začne proces izhlapevanja freona. To pa se dvigne v kondenzator. Tam oddaja toplotno energijo vodi, v kateri je tuljava. Ta voda ogreva hišo tako, da kroži po ogrevalnem sistemu.

Omeniti velja, da temperatura vode v rezervoarju ni tako pomembna. Glavna stvar je, da je ves čas tam. Če je črpalka pravilno zasnovana in nameščena, lahko pozimi ogreva hišo. Tudi če je temperatura vode v rezervoarju zelo nizka. Poleti lahko toplotna črpalka deluje kot klimatska naprava za hlajenje prostora.

Solarni paneli

To je morda najpogostejša uporaba alternativne energije. V tem primeru je vir alternativne energije sončna svetloba, ki se pretvori v električni tok. si lahko ogledate na povezavi.

Solarne baterije so na voljo kot del že pripravljenih rešitev in jih lahko izdelate sami. Če gre za tovarniško izdelane instalacije, potem komplet praviloma vključuje krmilnik, pretvornik, včasih baterije, potrebne žice in pritrdilne elemente. Čeprav lahko najdete veliko ponudb, kjer se sončni kolektorji prodajajo ločeno.

Kar zadeva izdelavo sončnih kolektorjev z lastnimi rokami, je za mnoge ta dejavnost postala pravi hobi. Včasih so celo razstave o uporabi alternativne energije. Na njih navdušenci prikazujejo sončne celice, ki so jih naredili lastnoročno.

Če želite sami izdelati sončne celice, morate kupiti fotocelice (mono ali polikristalne) in jih spajkati v serijsko vezje. Število celic je določeno z zahtevano napetostjo in izhodno močjo baterije. Nemogoče je narediti fotocelice z lastnimi rokami. Tehnologija je zapletena in jo je mogoče implementirati le v tovarniškem okolju.

Torej, kaj je treba narediti korak za korakom:

• Spajkajte fotocelice v serijsko vezje;
• Pritrdite jih na stelo, polikarbonat ali drug material, ki prepušča sončno svetlobo. Izvedba je različna. Fotocelice so nameščene med stekli, spoji pa so izolirani. Včasih so elementi preprosto pritrjeni na steklo z zaščitno avtomobilsko folijo;
• Izdelajte ohišje za baterijo iz aluminijastih vogalov;
• Namestite ploščo s fotocelicami v ohišje;
• Povežite panel z drugimi elementi solarnega sistema.

Bioplin je čisto gorivo, proizvedeno brez škode za okolje. Tehnologija njegove proizvodnje temelji na delovanju anaerobnih bakterij. Živilski odpadki se uporabljajo kot surovina za sintezo bioplina.

Odpadke, tako tekoče kot trdne, odlagamo v zabojnik. To mora biti zaprta posoda, opremljena z vijakom. Uporablja se za mešanje te mase. Poleg tega je treba zagotoviti naslednje:

• Vhod za nakladanje odpadkov;
• Izhod za ostanke odpadkov, ki niso bili reciklirani;
• Odvodna cev za plin.

Posebej skrbno je treba izvesti tesnost namestitve. Če je načrtovan občasni odvzem plina iz rezervoarja, je treba zagotoviti poseben ventil. Z njegovo pomočjo lahko po potrebi razbremenite odvečni pritisk. Pri razgradnji bioloških odpadkov v tej napravi se sproščata vodikov sulfid in metan, ki vsebujeta ogljikov dioksid.

Na splošno ustvarjanje naprave za sintezo bioplina z lastnimi rokami ni lahka naloga. Običajno se v praksi uporabljajo že pripravljene rešitve, vendar nekateri obrtniki samostojno izdelujejo takšne instalacije za pridobivanje alternativne energije. Če želite to narediti, morate rešiti več težav, opisanih spodaj:

• Za posodo morate urediti prostor. Njegova prostornina je izbrana glede na to, koliko odpadkov bo obdelanih hkrati. Da zagotovite učinkovito delovanje instalacije, jo morate napolniti do 2/3. Sama posoda je lahko kovinska ali betonska. Kar zadeva produktivnost, se iz 1 tone živilskih odpadkov pridobi 100 m3 plina;
• Organizirajte ogrevanje. Da bi pospešili proces, je treba posodo za odpadke segreti. Tukaj je lahko več možnosti. Na primer tuljava okoli posode ali grelni element pod posodo. Anaerobne bakterije postanejo aktivne pri segrevanju na določeno temperaturo. Zato je potrebno ogrevanje;
• Avtomatizacija. Ogrevanje naj se vklopi, ko se naloži nova serija odpadkov, in izklopi, ko je dosežena določena temperatura;
• Za pretvorbo nastalega bioplina je potreben plinski električni generator;
• Organizirano je treba zbiranje odpadnih surovin. Te odpadke lahko uporabimo za gnojenje gredic.

Takšne naprave za pridobivanje bioplina se uporabljajo v ZDA in na Kitajskem v različnih zasebnih gospodinjstvih in kmetijah. Glavna težava pri tem je organizirati kontinuirano proizvodnjo bioplina. In to bo zahtevalo stalen pretok živilskih odpadkov ali gnoja.

Zaradi razvoja proizvodnih tehnologij in znatnega poslabšanja okoljskih razmer v mnogih regijah sveta se človeštvo sooča s problemom iskanja novih virov energije. Po eni strani naj bi količina proizvedene energije zadostovala za razvoj proizvodnje, znanosti in javnega sektorja, po drugi strani pa proizvodnja energije ne bi smela negativno vplivati ​​na okolje.

Ta formulacija vprašanja je privedla do iskanja tako imenovanih alternativnih virov energije - virov, ki izpolnjujejo zgornje zahteve. S prizadevanji svetovne znanosti je bilo odkritih veliko takšnih virov, večina jih je že bolj ali manj razširjena. Predstavljamo vam kratek pregled le-teh:

Sončna energija

Sončne elektrarne se aktivno uporabljajo v več kot 80 državah, pretvarjajo sončno energijo v električno. Obstajajo različni načini takšne predelave in temu primerno tudi različne vrste sončnih elektrarn. Najpogostejše postaje so tiste, ki uporabljajo fotoelektrične pretvornike (fotocelice), združene v solarne panele. Večina največjih fotovoltaičnih naprav na svetu se nahaja v Združenih državah Amerike.

Vetrna energija

Vetrne elektrarne (vetrne elektrarne) se zelo uporabljajo v ZDA, na Kitajskem, v Indiji, pa tudi v nekaterih zahodnoevropskih državah (na primer na Danskem, kjer se na ta način proizvede 25 % vse električne energije). Vetrna energija je zelo obetaven vir alternativne energije; trenutno številne države močno širijo uporabo tovrstnih elektrarn.

Biogoriva

Glavni prednosti tega energenta pred drugimi vrstami goriva sta njegova prijaznost do okolja in obnovljivost. Vse vrste biogoriv ne veljajo za alternativne vire energije: tradicionalna drva so prav tako biogorivo, vendar niso alternativni vir energije. Alternativna biogoriva so lahko trdna (šota, lesnopredelovalni in kmetijski odpadki), tekoča (biodizel in biokurilno olje, pa tudi metanol, etanol, butanol) in plinasta (vodik, metan, bioplin).

Energija plimovanja in valovanja

Za razliko od tradicionalne hidroelektrarne, ki izkorišča energijo vodnega toka, alternativna hidroelektrarna še ni postala razširjena. Glavne slabosti elektrarn na plimovanje so visoki stroški njihove izgradnje in dnevne spremembe moči, zaradi česar je tovrstne elektrarne priporočljivo uporabljati le kot del elektroenergetskih sistemov, ki uporabljajo tudi druge vire energije. Glavne prednosti so visoka okoljska prijaznost in nizki stroški proizvodnje energije.

Toplotna energija Zemlje

Za razvoj tega vira energije se uporabljajo geotermalne elektrarne, ki uporabljajo energijo visokotemperaturne podzemne vode, pa tudi vulkanov. Trenutno je bolj razširjena hidrotermalna energija, ki izkorišča energijo toplih podzemnih vrelcev. Petrotermalna energija, ki temelji na uporabi "suhe" toplote iz zemeljske notranjosti, je trenutno slabo razvita; Glavna težava je nizka donosnost tega načina pridobivanja energije.

Atmosferska elektrika

(Utripi strele na površju Zemlje se pojavljajo skoraj istočasno na različnih mestih na planetu.)

Energija neviht, ki temelji na zajemanju in kopičenju energije strele, je še v povojih. Glavni problemi nevihtne energije so gibljivost nevihtnih front, pa tudi hitrost atmosferskih električnih razelektritev (strele), ki otežujejo akumulacijo njihove energije.

Danes so vprašanja varčevanja z energijo zelo težka, zlasti na ozemlju nekaterih neodvisnih držav iz nekdanjih republik Sovjetske zveze. Ena izmed najbolj obravnavanih tem na številnih forumih se nanaša na finančno izvedljivost namestitve virov, ki zmanjšujejo porabo energije. Naredi sam alternativno energijo – ali obstaja učinkovita rešitev? Poskusimo to ugotoviti.

Vredno je takoj poudariti dejstvo, da je malo verjetno, da bo mogoče ustvariti alternativne vire energije z lastnimi rokami. Vendar pa obstaja možnost uporabe opreme, proizvedene v industrijskem obsegu. Prav namestitev takšnih naprav ne more le zmanjšati stroškov za oskrbo z električno energijo in toploto, temveč tudi popolnoma odpraviti odvisnost od centralnih energetskih omrežij.

Tehnološko lahko vse naprave za alternativno energijo razdelimo na dve glavni vrsti:

• Naprave za pridobivanje električne energije.
• Enote, ki se uporabljajo za pridobivanje toplotne energije v čisti obliki ali za proizvodnjo plinastega goriva za kotlovsko opremo.

Naprave za avtonomno napajanje

Med obstoječimi napravami za pridobivanje brezplačne električne energije so naslednje vrste opreme našle široko uporabo:

• Sončne plošče, ki vam omogočajo pretvorbo energije iz našega naravnega vira svetlobe neposredno v električno energijo. Plošče te vrste so sestavljene iz številnih polprevodniških elementov, ki zaznavajo svetlobno sevanje. Te naprave se priporočajo za uporabo v regijah z velikim številom sončnih dni.
• Drug generator alternativne energije, ki ga naredite sami, je mogoče namestiti v regijah z veliko vetrno obremenitvijo. Na prvi pogled je navadna vetrnica sposobna oskrbovati z električno energijo več porabnikov hkrati. Zmogljivost inštalacije je odvisna od vrste uporabljenega generatorja, razpona kril pogonske enote in zmožnosti vrtenja naprave glede na prevladujočo smer vetra.

Inštalacije za oskrbo s toploto

• Toplotne črpalke, ki delujejo na principu prenosa toplotne energije iz medija z višjo temperaturo. V praksi se uporabljajo toplotni izmenjevalniki, ki delujejo na energijo vode, zraka in geotermalnih naprav, ki lahko pretvorijo temperaturo različnih plasti zemlje v toplotno energijo.
• Biogeneratorji, ki vam omogočajo zbiranje plina, ki se sprošča med razgradnjo organskih snovi. Ta zasnova lahko deluje na različne vrste goriva; avtomatske krmilne enote so najbolj učinkovite in varne.

Seveda so stroški naprav tega razreda precejšnji, vendar bo njihov nakup zagotovil neodvisnost oskrbe z energijo vašega doma.