in

ОтличнаяИнтересная

Природа даёт добро: что такое альтернативные источники энергии и как их использовать с пользой для себя

Что может быть заманчивее, чем бесплатные ресурсы? Проблема использования альтернативных источников энергии занимает умы учёных многие десятилетия. Интерес к этой теме растёт прямо пропорционально увеличению счетов на оплату коммунальных услуг. Сегодня редакция Seti.guru решила подробно остановиться на этом вопросе. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое альтернативные источники энергии, какие существуют технические и инженерные решения, которые приблизят нас к разумной экономии, а также оценим перспективу отдельных направлений.

Что такое альтернативные источники энергии
Альтернативная энергетика ассоциируется с защитой окружающей среды и значительными экономическими выгодами. Попробуем выяснить, так ли это на самом деле и как применить теоретические преимущества на практике

Альтернативные источники энергии – что это такое, формулировка основных требований и определений

Если к оси такого колеса присоединить электромотор – получится функциональный генератор
Если к оси такого колеса присоединить электромотор – получится функциональный генератор

К такому устройству можно присоединить экономную светодиодную лампочку или аккумулятор. Накопитель пригодится для зарядки смартфона. Простота конструкции позволяет реализовать такой проект собственными силами. Кроме того, такое инженерное решение не потребует финансовых затрат. Единственное, что необходимо, – сноровка, пара часов свободного времени и некоторые простейшие охотничьи приспособления.

Решение «Робинзона Крузо» хоть и является в целом эффективным, при внимательном рассмотрении не лишено недостатков:

  • белка не способна развивать высокую скорость (вращать крупный электромотор) для выработки значительной мощности;
  • скорость бега постоянно меняется, поэтому сложно оптимизировать процесс генерации;
  • грызуна надо кормить, причём расходы на орехи, скорее всего, превысят стоимость выработанной электроэнергии.

Шутливый пример хорошо подходит для нескольких серьёзных выводов:

  1. Отдельные нетрадиционные источники электроэнергии следует отвергнуть по причине отрицательного экономического эффекта.
  2. Чтобы сравнение вариантов было полезным, надо определить заранее минимальную приемлемую мощность генерации.
  3. Рассматривать каждое предложение необходимо с учётом первичных и эксплуатационных затрат в комплексе.

Поверхностное изучение вариантов использования альтернативных источников энергии не позволит сделать правильные выводы. В любом случае рекомендуется учитывать особенности места, где предполагается установка конструкции, сложность монтажа и регламентного обслуживания. В этой статье остановимся на тех идеях использования альтернативной энергетики для дома, которые можно воплотить самостоятельно.

Основные виды альтернативных источников энергии

Энергия ветра и солнца

Сотни лет назад эти сооружения вращали тяжёлые жернова для помола муки без электрических приводов и других современных технических средств
Сотни лет назад эти сооружения вращали тяжёлые жернова для помола муки без электрических приводов и других современных технических средств

В наши дни прямой привод к исполнительным механизмам не используют, но принципы остались прежние. Ветер вращает крупные лопасти вентилятора, соединённого с электрическим генератором. Чтобы получить постоянство и достаточную силу воздушного потока, такие сооружения поднимают на большую высоту и устанавливают на морском береге.

Типовая схема подключения ветрогенератора
Типовая схема подключения ветрогенератора

На рисунке отмечены следующие типовые компоненты:

  1. Контроллер управляет работой генератора, выполняет регулировочные и защитные функции.
  2. Постоянное напряжение с одного из выходов этого блока поступает на батареи аккумуляторов, которые накапливают заряд энергии для компенсации ветровых параметров.
  3. С помощью инвертора создают стандартную синусоиду 220 V для подключения потребителей.
  4. Специальное устройство АВР используют для передачи излишков энергии в общественные сети за плату. Его же применяют в качестве аварийного (запасного) источника питания.

Без дополнительных механических преобразователей приборы получают электроэнергию с помощью солнечных батарей. В этом варианте используют ЭДС, которая образуется при облучении области неравновесного полупроводникового p-n перехода. Положительный эффект возникает при попадании фотонов на пластинку, сделанную из нескольких слоёв кремния разных типов.

Принцип действия полупроводникового фотоэлемента
Принцип действия полупроводникового фотоэлемента
Схема подключения для автономного снабжения частного дома
Схема подключения для автономного снабжения частного дома

В этом примере предусмотрено совместное использование нескольких альтернативных источников энергии. Чтобы компенсировать снижение производительности при слабом ветре и ночью – установлен накопительный аккумулятор. При необходимости используют запасной бензиновый или дизельный генератор.

Принципиальная схема подключения солнечного коллектора
Принципиальная схема подключения солнечного коллектора

Инфракрасное излучение ближайшей к нашей планете звезды можно использовать для повышения эффективности штатных систем (отопления и горячего водоснабжения) частного дома. Для этого на крыше устанавливают простую конструкцию из труб. Теплоноситель подают в контур бойлера косвенного нагрева. Оптимальный режим циркуляции поддерживают насосом и блоком управления с датчиками температуры.

Энергия тепла земли и воздуха

Даже в сильный мороз на достаточно большой глубине грунт сохраняет положительную температуру. Это тепло можно использовать по следующей схеме:

Схема функционирования «грунтового» теплового насоса
Схема функционирования «грунтового» теплового насоса

Рабочий цикл:

  • на первом этапе (1) незамерзающий теплоноситель нагревается в глубине земли, поступает в теплообменник испарителя;
  • внутренний блок работает, как аналогичная часть обычного холодильника (кондиционера). Перемещение хладагента по этому контуру обеспечивает специальный компрессор (2);
  • нагретая жидкость (3) поступает в систему теплоснабжения. После охлаждения в радиаторах она возвращается обратно (4) для повышения температуры.
Принцип действия и эффективность воздушного теплового насоса
Принцип действия и эффективность воздушного теплового насоса

Такая методика позволит без ограничения пользоваться альтернативными ресурсами круглый год из незамерзающих водоёмов. КПД всех установок этого типа зависит от разницы температур на входе и выходе внешнего контура.

Возобновляемые альтернативные источники энергии: что это такое на примере использования биотоплива

В общем определении к ресурсам этой категории можно причислить нефть и уголь. Однако их возобновление происходит слишком медленно даже по отношению ко времени существования человеческой цивилизации. Для практической реализации частного проекта подойдут иные альтернативные источники энергии:

  1. Обычную древесину используют в твердотопливных котлах.
  2. Используют быстрорастущие породы с последующей сушкой, переработкой в горючую жидкость.
  3. Применяют разложение отходов бактериями для создания биогаза.
Принципиальная схема и основные технологические части
Принципиальная схема и основные технологические части

Из примера становится понятно, что некоторые альтернативные источники энергии сами по себе несут дополнительные бонусы. В последнем случае измельчённую биомассу используют в качестве удобрений. Для улучшения производительности и эффективности в данном проекте установлены две рабочих ёмкости. Образованный газ можно применять как топливо для генераторов электрической энергии и котлов отопления.

Сила воды

При близком расположении бурного потока можно применить такой генератор
При близком расположении бурного потока можно применить такой генератор

Необязательно переплачивать за ультрасовременную конструкцию. Вполне достаточно установить колесо с лопатками, подсоединить его к электромотору, дополнить защитной и управляющей автоматикой.

Промышленное использование энергии приливов
Промышленное использование энергии приливов
С помощью подобных устройств преобразуют движение волн в электричество
С помощью подобных устройств преобразуют движение волн в электричество

Развитие прочих видов альтернативных источников энергии

По мере увеличения глубины скважины возрастает эффективность геотермальной установки
По мере увеличения глубины скважины возрастает эффективность геотермальной установки

Такими источниками пользуются для выработки тепловой и электрической энергии. В этом случае минимальны процессы преобразования, поэтому можно получить хорошие экономические результаты.

С помощью электролиза воды получают водород
С помощью электролиза воды получают водород

На рисунке изображена принципиальная схема сварочного аппарата. Однако этот газ можно использовать для питания горелки в топке котла, привода в действие ДВС.

Атмосферная электростанция 
Атмосферная электростанция

А вот следующая схема – вполне серьёзный и даже запатентованный образец (номер официального патента − RU 2245606). Внимательно изучите схему и пояснения, эта разработка ещё раз подтверждает, что всё гениальное – просто.

Схема генератора Тесла для получения электричества из эфира
Схема генератора Тесла для получения электричества из эфира

При желании можно пробовать воспроизвести подобные самоделки. Но следует отметить, чаще всего некоторые детали – не фабричные образцы, а самодельные изделия. Поэтому доверять такой «сборке» стоит с осторожностью.

Вселенная действительно пронизана энергетическими потоками разной природы. Но ни одного «просветлённого» йога пока не получилось использовать в качестве источника питания для лампочки
Вселенная действительно пронизана энергетическими потоками разной природы. Но ни одного «просветлённого» йога пока не получилось использовать в качестве источника питания для лампочки
Практичные владельцы фитнес-залов оснащают свои объекты тренажёрами, которые вырабатывают электрическую энергию
Практичные владельцы фитнес-залов оснащают свои объекты тренажёрами, которые вырабатывают электрическую энергию

Альтернативные источники энергии для частных домов: практические решения с комментариями специалистов

В интернете можно найти десятки идей, потенциально подходящих для реализации в том или ином виде. А сейчас мы переходим к обсуждению методик, уже применяющихся в России. Эффективность таких альтернативных источников энергии доказана практическими испытаниями.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии: компоненты и принципиальные схемы

Солнечные панели

В основу конструкции заложен накопительный принцип фотоэлементов солнечных батарей. Такая технология известна уже несколько десятков лет. Однако только в последние годы появились изделия, доступные по цене для рядового потребителя.

Панели устанавливают на силовом каркасе над основной кровлей
Панели устанавливают на силовом каркасе над основной кровлей
Схема автономной установки
Схема автономной установки

Солнечные панели вырабатывают постоянный ток, который без дополнительного преобразования можно использовать для заряда аккумуляторных батарей, питания светодиодных ламп и других подходящих устройств. Телевизоры, стиральные машины и другую технику подключают через инвертор, который создаёт на выходе синусоиду в 220V. Контроллер управляет переключениями, обеспечивает оптимальный режим заряда аккумуляторных батарей.

Бренд/ МодельСредняя цена (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.Примечания

Sunways/ФСМ-100П
Sunways/ ФСМ-100П
4480Поликристаллическая панель.

Напряжение − 12 V,

Номинальная мощность − 100 Вт,

Размер − 15,6×15,6 см.

Допустима эксплуатация при температуре от -40 до + 85°С.

EPSolar/ MPPT TRACER 4210A
EPSolar/ MPPT TRACER 4210A
8700Универсальный контроллер − 12/24 В.

Максимальная мощность − 390 Вт (12 V).

Допустимый ток при зарядке аккумулятора – до 40 А.

С подключением внешнего термодатчика выполняется контроль температуры с защитой от перегрева.

МАП SIN Энергия/ PRO 24В
МАП SIN Энергия/ PRO 24В
61000Инвертор.

Номинальная мощность − 4,5 кВт.

КПД – 93%.

DELTA HRL 12-90
DELTA/ HRL 12-90
16100Аккумуляторная кислотно-свинцовая батарея.

Ёмкость − 90 А*ч,

Срок службы – 12 лет.

Создана в необслуживаемом исполнении.

В таблице представлены основные компоненты для создания индивидуального альтернативного источника энергии. Кроме перечисленных изделий, понадобятся соединительные провода, элементы крепления. Многое зависит от параметров инсоляции – количества и продолжительности солнечных дней. В простейшем варианте создают автономную систему с дежурным дизельным/бензиновым генератором. Также применяют различные комбинации со стандартными сетями электропитания.

Солнечные коллекторы

Бренд/ МодельСредняя цена (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.Примечания

Buderus/ Logasol
Buderus/ Logasol
33900 и 45900 (серии 2.0 и 3.0)Солнечные коллекторы.

Толщина стекла − 3,2 мм,

Проницаемость света – до 85%.

Buderus/ Logalux SM1000.5E-C
Buderus/ Logalux SM1000.5E-C
175200Специализированный бойлер.

Оснащён регулирующей аппаратурой.

Магниевая защита от коррозии.

Объём − 1000 литров.

Viessmann/ Vitosol 100-FM
Viessmann/ Vitosol 100-FM
39200Титановое покрытие.

Допустимо применение горизонтальной и вертикальной монтажной схемы с объединением до 10 изделий в одном рабочем блоке.

Viessmann/ Vitosol 141-FM
Viessmann/ Vitosol 141-FM
179300Комплект нагревательного оборудования с бойлером и насосной группой.

Все альтернативные источники энергии, созданные известными брендами, на картинках выглядят привлекательно. Но в данном случае особое значение имеют практические параметры, а не эстетика. В процессе изучения гелиоустановок следует обратить внимание на следующие нюансы:

  • совместимость с другими компонентами общей системы теплоснабжения объекта;
  • штатные регулировки и защитные устройства;
  • долговечность.

Чтобы предотвратить перегрев, применяют разные инженерные решения. В коллекторах Viessmann, например, устанавливают специальный слой, который изменяет свою структуру при температуре +75°C и более. Тем самым уменьшается эффективность установки, предотвращается образование пара в трубопроводе.

Тепловые насосы для отопления дома

Бренд/ МодельСредняя цена (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.Примечания

Mountfield/ BP-30WS
Mountfield/ BP-30WS
48100Специализированный воздушный тепловой насос для поддержания комфортной температуры воды в бассейне.

Daikin/ EHBH16C9W/ ERLQ011CV3
Daikin/ EHBH16C9W/ ERLQ011CV3
1 368000Мощность обогрева – до 3,52 кВт.

Совместимость с домашними системами ГВС и отопления.

Daikin/ EHBX04CB3V
Daikin/ EHBX04CB3V
492340Внутренний блок.

Источник тепла – воздух.

Обеспечивает нагрев воды до +80°C.

Уровень шума – 26дБ.

Mammoth/ MSR L024WH(L)E
Mammoth/ MSR L024WH(L)E
348800Геотермальный тепловой насос.

Мощность обогрева/охлаждения −7,8/7,57 кВт.

Допустимо использование воды и грунта в качестве источника тепла.

Для отопления дома такой техникой придётся установить крупный по площади теплообменник
Для отопления дома такой техникой придётся установить крупный по площади теплообменник

Энергия ветра как альтернативный источник энергии –особенности современных генераторов

Бренд/ МодельСредняя цена (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.Примечания

FD 2.8
FD 2.8
73900Ветрогенератор вырабатывает до 1 кВт электроэнергии при скорости ветра в 10 м/с.

SAV/ 3
SAV/ 3
340000Эта техника вырабатывает номинальную мощность (3кВт) при скорости ветра − 7−7,5 м/с.

Уровень шума – до 35 дБ.

Condor Home
Condor Home
284000Мощность – 5 кВт.

Стартовая/ номинальная скорость ветра − 2/9 м/с.

На большой высоте присутствуют постоянные сильные потоки воздуха. Для эффективной промышленной генерации создают гигантские сооружения 
На большой высоте присутствуют постоянные сильные потоки воздуха. Для эффективной промышленной генерации создают гигантские сооружения

Установка для получения биогаза

Принципиальная схема типовой конструкции
Принципиальная схема типовой конструкции

Чтобы получить альтернативное электричество для частного дома своими руками, можно воспользоваться этим проектом. Основные функциональные части можно создать из стандартных изделий и подручных средств. Дополнительно надо продумать способ удобной загрузки биомассы. С добавлением подходящего котла получится решить задачу отопления и подготовки горячей воды.

К сведению! Профильные производители предлагают изготовление наборов для получения биогаза по индивидуальному заказу с предварительным расчётом стоимости.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии: выводы о перспективности применения отдельных технологий

Статья по теме:

Природа даёт добро: что такое альтернативные источники энергии и как их использовать с пользой для себя

Солнечные батареи для дома. В публикации мы рассмотрим стоимость комплекта, отзывы, основные характеристики, принцип работы, секреты выбора и правильного монтажа.

Мо мнению опытных экспертов, за ближайшие 3−5 лет новые технологии будут способны занять до 12−15% в общем энергетическом балансе. В некоторых странах Европы запланировано достижение более высоких показателей. Однако радикального технологического прорыва в этой области пока нет. Сохраняют устойчивые позиции традиционные способы генерации.

При внимательном рассмотрении способов применения альтернативной электроэнергии для дома следует отметить возможность создания некоторых функциональных компонентов своими руками либо из недорогих стандартных изделий. Такой подход поможет оптимизировать затраты на реализацию проекта. Преимущества и технические решения подробно рассмотрены выше. Но в заключительной части публикации надо подчеркнуть сложные задачи, которые придётся решать на практике:

  1. Для повышения эффективности геотермальных установок необходимо наличие поблизости вулканической активности.
  2. Аналогичные проблемы возникают при работе с технологиями: приливов и морских волн, гидрогенерации.
  3. Внешняя часть грунтового теплового насоса – значительное по размерам и дорогое сооружение. КПД воздушной модификации сильно зависит от температурных колебаний на улице.
  4. Ветровые генераторы издают шум. Как и в предыдущем пункте, на их эффективность оказывают значительное влияние внешние погодные факторы.
  5. Солнечные коллекторы и фотоэлектрические панели функционируют только в светлое время суток. В местностях со значительной облачностью целесообразность их применения снижается.

Установку основных альтернативных источников энергии дополняют аккумуляторами, защитными и предохраняющими устройствами. Чтобы не ошибиться в расчётах, надо внимательно составлять комплект необходимых покупок. Следует учесть ограниченный срок службы АКБ, иных компонентов.

Несмотря на отмеченные недостатки, необходимо констатировать перспективность новых технологий. Современные источники энергии по мере совершенствования технологий становятся эффективнее и дешевле. Хорошим примером являются солнечные батареи. Буквально несколько десятков лет назад они были экзотикой, а в наши дни они широко применяются для оснащения бытовых объектов.

Рассказывайте о собственных идеях и реализованных проектах в комментариях к публикации. Ниже под статьёй можно задавать вопросы, на которые вы получите профессиональные советы и своевременную помощь совершенно бесплатно.

Видео с инструкцией по установке солнечного коллектора:

Сергей Соболев

Постоянный автор рубрик "Отопление", "Микроклимат" и "ЭКО-энергия"

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Продлеваем срок службы электроприборов: реле напряжения 220В для дома

Продлеваем срок службы электроприборов: реле напряжения 220В для дома

Экономим деньги, сохраняя тепло: тепловизор для обследования зданий и сооружений

Экономим деньги, сохраняя тепло: тепловизор для обследования зданий и сооружений