Alternativ energi til hjemmet: en oversikt over ikke-standard energikilder

Introduksjon

Hele den moderne verdensøkonomien er avhengig av rikdommen akkumulert i dinosaurenes tid: olje, gass, kull og annet fossilt brensel. De fleste aktivitetene i livene våre, fra å kjøre t-banen til å varme opp kjelen på kjøkkenet, krever til syvende og sist brenning av denne forhistoriske arven. Hovedproblemet er at disse lett tilgjengelige energiressursene ikke er fornybare. Før eller siden vil menneskeheten pumpe ut all oljen fra jordens indre, brenne all gassen og grave ut alt kullet. Hva skal vi bruke til å varme tekanner da?

Vi bør heller ikke glemme den negative miljøpåvirkningen av drivstoffforbrenning. En økning i innholdet av klimagasser i atmosfæren fører til en økning i gjennomsnittstemperaturen over hele planeten. Produktene fra drivstoffforbrenning forurenser luften. Beboere i store byer føler dette spesielt godt.

Vi tenker alle på fremtiden, selv om denne fremtiden ikke kommer med oss. Det globale samfunnet har lenge erkjent begrensningene til fossilt brensel.Og den negative effekten av bruken av dem på miljøet. Ledende stater implementerer allerede programmer for en gradvis overgang til miljøvennlige og fornybare energikilder.

Over hele verden leter menneskeheten etter og introduserer gradvis erstatninger for fossilt brensel. I lang tid har sol-, vind-, tidevanns-, geotermiske og vannkraftverk vært i drift over hele verden. Det ser ut til at akkurat nå, hva hindrer oss i å gi alle menneskehetens behov med deres hjelp?

Faktisk har alternativ energi mange problemer. For eksempel problemet med den geografiske fordelingen av energiressurser. Vindparker bygges kun i områder der det ofte blåser sterk vind, solenergi - hvor det er et minimum antall overskyede dager, vannkraftverk - på store elver. Olje er selvfølgelig heller ikke tilgjengelig overalt, men det er lettere å levere det.

Det andre problemet med alternativ energi er ustabilitet. Ved vindparker er produksjonen avhengig av vinden, som stadig endrer hastighet eller stopper helt. Solkraftverk fungerer dårlig i overskyet vær og fungerer ikke i det hele tatt om natten.

Verken vinden eller solen tar hensyn til energiforbrukernes behov. Samtidig er energiproduksjonen til et termisk eller kjernekraftverk konstant og lett regulert. Løsningen på dette problemet kan bare være bygging av enorme energilagringsanlegg for å skape en reserve i tilfelle lav produksjon. Dette øker imidlertid kostnadene for hele systemet betraktelig.

På grunn av disse og mange andre vanskeligheter, bremser utviklingen av alternativ energi i verden. Brenning av fossilt brensel er fortsatt enklere og billigere.

Men hvis alternative energikilder ikke gir mye nytte på omfanget av den globale økonomien, kan de innenfor rammen av et enkelt hus være svært attraktive.Allerede føler mange den stadige økningen i tariffer for elektrisitet, varme og gass. Hvert år kommer energiselskaper dypere ned i lommen på vanlige mennesker.

Eksperter fra det internasjonale venturefondet I2BF presenterte den første oversikten over markedet for fornybar energi. Ifølge deres prognoser vil alternative energiteknologier om 5–10 år bli mer konkurransedyktige og bli utbredt. Allerede er gapet i kostnadene for alternativ og konvensjonell energi raskt minkende.

Energikostnad refererer til prisen som en alternativ energiprodusent ønsker å motta for å kompensere for sine kapitalutgifter over prosjektets levetid og gi en avkastning på 10 % på investert kapital. Denne prisen vil også inkludere kostnadene for gjeldsfinansiering, da de fleste er tungt belånt.

Den gitte grafen illustrerer vurderingen av ulike typer alternativ og tradisjonell energi i II kvartal 2011 (Fig. 1).

Ris. en.	Vurdering av ulike typer alternativ og tradisjonell energi

I følge tallene ovenfor har geotermisk energi, samt energi generert ved å brenne søppel og deponigass, den laveste kostnaden av alle typer alternativ energi. Faktisk kan de allerede konkurrere direkte med tradisjonell energi, men den begrensende faktoren for dem er det begrensede antallet steder hvor disse prosjektene kan gjennomføres.

For de som ønsker å få uavhengighet fra kraftingeniørers luner, som ønsker å bidra til utvikling av alternativ energi, som bare vil spare litt på energien, er denne boken skrevet.

Fra bok V. Germanovich, A. Turilin "Alternative energikilder.Praktiske design for bruk av vind, sol, vann, jord, biomasseenergi.

Fortsett å lese her

Utvikling av utradisjonelle kilder

Ikke-tradisjonelle energikilder inkluderer:

• solenergi;
• vindkraft;
• geotermisk;
• energi fra tidevann og bølger;
• biomasse;
• miljøets energi med lavt potensial.

Utviklingen deres ser ut til å være mulig på grunn av den allestedsnærværende utbredelsen av de fleste arter; man kan også merke seg deres miljøvennlighet og fraværet av driftskostnader for drivstoffkomponenten.

Imidlertid er det noen negative egenskaper som hindrer bruken i industriell skala. Dette er en lav flukstetthet, som tvinger bruk av "avskjærende" installasjoner av et stort område, samt variasjon over tid.

Alt dette fører til at slike enheter har et høyt materialforbruk, noe som betyr at kapitalinvesteringene også øker. Vel, prosessen med å skaffe energi på grunn av et element av tilfeldighet assosiert med værforhold forårsaker mye trøbbel.

Det andre viktigste problemet er "lagringen" av dette energiråstoffet, siden de eksisterende teknologiene for lagring av elektrisitet ikke tillater at dette gjøres i store mengder. Men under hjemlige forhold blir alternative energikilder for hjemmet stadig mer populære, så la oss bli kjent med de viktigste kraftverkene som kan installeres i privat eie.

Er alt så glatt?

Det ser ut til at en slik teknologi for å drive et privat hus for lenge siden skulle ha tvunget ut tradisjonelle sentraliserte metoder for å levere energi fra markedet.Hvorfor skjer ikke dette? Det er flere argumenter som vitner ikke til fordel for alternativ energi. Men deres betydning bestemmes på individuell basis - for noen eiere av landhus er noen mangler relevante og andre er ikke av interesse i det hele tatt.

For store hytter kan den ikke for høye effektiviteten til alternative energiinstallasjoner bli et problem. Naturligvis kan lokale solcelleanlegg, varmepumper eller geotermiske installasjoner ikke sammenlignes med produktiviteten til selv de eldste vannkraftverkene, termiske kraftverkene og enda mer kjernekraftverk.Men denne ulempen minimeres ofte ved å installere to eller til og med tre systemer, bruker mer strøm. Konsekvensen av dette kan være et annet problem - for installasjonen deres vil det være nødvendig med et større område, som ikke er mulig å tildele i alle husprosjekter.

For uavbrutt tilførsel av antall husholdningsapparater og varmesystemet som er kjent for et moderne hus, kreves det mye strøm. Derfor bør prosjektet sørge for slike kilder som kan produsere slik kraft. Og dette krever en solid investering – jo kraftigere utstyret er, jo dyrere er det.

I tillegg, i noen tilfeller (for eksempel ved bruk av vindenergi), kan det hende at kilden ikke garanterer konstant energiproduksjon. Derfor er det nødvendig å utstyre all kommunikasjon med lagringsenheter. Vanligvis er batterier og samlere installert for dette formålet, noe som medfører alle de samme ekstra kostnadene og behovet for å tildele flere kvadratmeter i huset.

Energi fra vinden

Våre forfedre har lenge lært å bruke vindenergi til deres behov. I prinsippet har ikke designet endret seg mye siden den gang.Bare kvernsteinen ble erstattet av en generatordrift som omdanner energien til de roterende bladene til elektrisitet.

For å lage en generator trenger du følgende deler:

• generator. Noen bruker motoren fra vaskemaskinen, noe som forvandler rotoren litt;
• multiplikator;
• batteri og dets ladekontroller;
• spenningstransformator.

vindgenerator

Det er mange opplegg for hjemmelagde vindturbiner. Alle er fullført etter samme prinsipp.

1. Rammen er under montering.
2. Svivelen er montert. Blader og en generator er montert bak.
3. Monter en sidespade med en fjærkobling.
4. Generatoren med propell festes til rammen, deretter monteres den på rammen.
5. Koble til og koble til svivelenheten.
6. Installer gjeldende oppsamler. Koble den til en generator. Ledningene fører til batteriet.

Råd. Antall blad vil avhenge av diameteren på propellen, samt mengden elektrisitet som genereres.

Hovedtyper av alternative energikilder

Nylig har mange ikke-tradisjonelle alternativer for å skaffe energi blitt praktisk talt prøvd. Statistikk sier at vi fortsatt snakker om tusendeler av en prosent av den potensielle bruken.

Typiske vanskeligheter som utviklingen av alternative energikilder uunngåelig møter på sin vei, er fullstendige hull i lovene i de fleste land når det gjelder utnyttelse av naturressurser som statens eiendom. Problemet med den uunngåelige beskatningen av alternativ energi er nært knyttet til mangelen på juridisk utdyping.

Vurder de 10 mest brukte alternative energikildene.

Vind

Vindenergi har alltid vært brukt av mennesker. Utviklingsnivået til moderne teknologier lar oss gjøre det nesten uavbrutt.

Samtidig genereres elektrisitet ved hjelp av vindmøller, lik møller, spesielle enheter. Propellen til en vindmølle kommuniserer vindens kinetiske energi til en generator som produserer strøm ved hjelp av roterende blader.

Slike vindparker er spesielt vanlige i Kina, India, USA og vesteuropeiske land. Den utvilsomt ledende på dette området er Danmark, som for øvrig er en pioner innen vindenergi: de første installasjonene dukket opp her på slutten av 1800-tallet. Danmark stenger på denne måten opptil 25 % av det totale elektrisitetsbehovet.

På slutten av 1900-tallet var Kina i stand til å levere strøm til fjell- og ørkenområder kun ved hjelp av vindturbiner.

Bruk av vindenergi er kanskje den mest avanserte måten å produsere energi på. Dette er en ideell variant av syntese, der alternativ energi og økologi kombineres. Mange utviklede land i verden øker stadig andelen elektrisitet som genereres på denne måten i sin totale energibalanse.

Sol

Forsøk på å bruke solstråling til å generere energi har også vært gjort i lang tid, for øyeblikket er det en av de mest lovende måtene å utvikle alternativ energi. Selve det faktum at solen på mange breddegrader av planeten skinner hele året, og overfører til jorden titusenvis av ganger mer energi enn det som forbrukes av hele menneskeheten i løpet av et år, inspirerer til aktiv bruk av solstasjoner.

De fleste av de største stasjonene ligger i USA, totalt er solenergi distribuert i nesten hundre land. Fotoceller (omformere av solstråling) er tatt som grunnlag, som kombineres til storskala solcellepaneler.

Jordens varme

Varmen fra jordens dyp omdannes til energi og brukes til menneskelige behov i mange land i verden. Termisk energi er svært effektiv i områder med vulkansk aktivitet, steder hvor det er mange geysirer.

Lederne på dette området er Island (landets hovedstad, Reykjavik, er fullt utstyrt med geotermisk energi), Filippinene (andel av totalbalansen er 20%), Mexico (4%) og USA (1%).

Begrensningen på bruken av denne typen kilder skyldes at det er umulig å transportere geotermisk energi over avstander (en typisk lokal energikilde).

I Russland er det fortsatt en slik stasjon (kapasitet - 11 MW) i Kamchatka. En ny stasjon er under bygging samme sted (kapasitet - 200 MW).

De ti mest lovende energikildene i nær fremtid inkluderer:

• solstasjoner basert i verdensrommet (den største ulempen med prosjektet er de enorme økonomiske kostnadene);
• muskelstyrke til en person (etterspørsel, først av alt - mikroelektronikk);
• energipotensialet til flo og fjære (ulempen er de høye byggekostnadene, gigantiske kraftsvingninger per dag);
• drivstoff (hydrogen) containere (behovet for å bygge nye bensinstasjoner, de høye kostnadene for biler som skal fylle dem);
• raske atomreaktorer (drivstoffstaver nedsenket i flytende Na) - teknologien er ekstremt lovende (mulighet for gjenbruk av brukt avfall);
• biodrivstoff - allerede mye brukt av utviklingsland (India, Kina), fordeler - fornybarhet, miljøvennlighet, ulempe - bruk av ressurser, land beregnet på produksjon av avlinger, husdyrvandring (stiger i pris, mangel på mat);
• atmosfærisk elektrisitet (akkumulering av energipotensialet til lyn), den største ulempen er mobiliteten til atmosfæriske fronter, utslippshastigheten (kompleksiteten til akkumulering).

Bruk av vind- og solenergi

Vindturbiner i varmeanlegg

Kinetisk vindenergi brukes vanligvis til å drive bygninger, men kraftige modeller under forhold nær ideelle kan gi minst delvis oppvarming.

Hvis du ikke tar hensyn til startkostnadene, koster den resulterende strømmen ingenting for forbrukeren.

Det er veldig viktig at hjelperessurser ikke er nødvendige for driften av vindgeneratoren, de fungerer autonomt hele tiden. Disse installasjonene som hjelpeenergikilder er vellykket integrert i systemer der andre typer oppvarmingsenheter er de viktigste. Disse enhetene, som hjelpeenergikilder, er vellykket integrert i systemer der andre typer oppvarmingsenheter er de viktigste.

Disse installasjonene som hjelpeenergikilder er vellykket integrert i systemer der andre typer oppvarmingsenheter er de viktigste.

Det finnes mange typer vindmølledesign, men de er vanligvis delt inn i to brede kategorier:

1. Horisontale vindturbiner med blader av propelltype. Disse enhetene er mer produktive (vindenergiutnyttelsesgrad opp til 52%), derfor er de mer egnet for oppvarmingsbehov, men de har en rekke drifts- og forbruksbegrensninger.
2. Vindgeneratorer med vertikal rotasjonsakse. Disse turbinene er relativt svake (KIEV mindre enn 40%), men de krever ikke orientering mot vinden, de kan bruke ikke bare laminære, men også turbulente strømmer, de begynner å generere strøm selv ved lave hastigheter.De er lettere å vedlikeholde fordi generatoren er nær bakken og ikke på en mast i en gondol.

Her er noen ulemper ved å bruke vindmøller til oppvarming:

• Høye kapitalkostnader. Mer enn 70 prosent av midlene brukes på hjelpeelementer: batterier, inverter, kontrollautomatisering, installasjonsstrukturer. Investeringer betaler seg først etter flere tiår.
• Lav effektivitet - lav effekt. I tillegg går en del av energien tapt i prosessen med å omdanne elektrisitet til varme.
• Terrenget krever konstant vind med høy fart. Energi er ustabil, svært avhengig av vær og årstid, krever regelmessig overvåking og akkumulering.
• Utstyret tar mye plass.
• Vindturbiner genererer mye støy under drift.

Solcelleanlegg utfører direkte oppvarming av kjølevæsken eller konverterer energi ved hjelp av fotovoltaisk metode. I det første alternativet varmer solens stråler vann / frostvæske (i noen modeller - luft), som transporteres til lokalene og avgir varme gjennom radiatorer. I det andre tilfellet blir fotoner av lys omdannet til elektrisk energi som mater konvensjonelle oppvarmingsenheter drevet av elektrisitet (kjeler, varmeovner, gulvvarme).

Følgelig er det to typer enheter:

• Solfangere. Systemet består av en krets for sirkulasjon av kjølevæsken, en akkumuleringstank og selve oppsamleren. Avhengig av designet skilles samlere ut: flatt, vakuum og luft (luft brukes som kjølevæske).
• Solcellepaneler. Installasjonen består av paneler med fotoceller, kontrollere og en inverter.Batteriet genererer en likestrøm på 24 eller 12 volt, som samles i batterier og etter å ha blitt omdannet av en omformer til vekselstrøm (220 V), tilføres stikkontaktene.

Det er flere ulemper med solcelleinstallasjoner. Først av alt, avhengigheten av meteorologiske faktorer og syklisitet (sesongmessig og daglig). Batterier har lav effektivitet for å gi en stor mengde stabil energi, de må oppta et stort område og være utstyrt med dyre oppladbare batterier, som ofte må skiftes. Ulempen med samlere er deres avhengighet av elektrisitet (for drift av en pumpe eller vifte), eller for eksempel faren for frysing av kjølevæsken.

Alternativ energi på global skala

Statistikken over bruken av AES i verden, ser det ut til, gir grunn til optimisme. I EU oversteg mengden elektrisitet fra fornybare kilder i 2017 det mottatt fra kullkraftverk. I 2018 økte deres andel i forhold til andre "skitne" ressurser fra 30 % til 32,3 %.

I 2018, for første gang på 40 år med drift av sol- og vindkraftverk, nådde deres globale kapasitet 1 terawatt (1000 GW), ifølge en rapport fra juli. 90 % av kapasitetene dukket opp bare de siste 10 årene.

Det er tre hovedproblemer med AIE:

1. De fremmer deres bruk av politikk, og sluttforbrukeren betaler for «grønn» energi av egen lomme. Indirekte avgifter ved innføring av fornybare energikilder utgjør en betydelig del av tariffen. Kritikere har gjentatte ganger sagt at stimuleringstariffsubsidier er for høye og at kostnadene før eller siden vil føre til en negativ reaksjon fra forbrukerne.

1. Slike ressurser kan bare kalles trygge på bakgrunn av tradisjonelle kilder til elektrisitetsproduksjon. Det viste seg at vindturbiner er i stand til å utrydde insekter.Produksjonen av nesten alle slike installasjoner er skadelig for miljøet. Solcellepaneler er spesielt "skitne" på grunn av utslipp fra solsilisiumproduksjon.

1. Til tross for at andelen fornybare energikilder i den globale energi-"kaken" vokser, kan de fortsatt ikke konkurrere med tradisjonelle kilder. Det er ulønnsomt å bruke dem, utstyret krever store kapitalutgifter med en uforlignelig liten avkastning, og derfor, med en reduksjon i statsstøtte, faller etterspørselen etter RES umiddelbart. Selv den autoritative tyske publikasjonen Die Welt innrømmet at «vindmøllevirksomheten er i en dyp knockout».

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Video om å kombinere alternative kilder for å generere strøm i et lite landsted:

En video om å lage en vindgenerator med egne hender vil hjelpe deg med å forstå prinsippene til enheten:

En kort video om bruk av varmepumpe:

Videoklipp om å skaffe biogass:

Det er fullt mulig å nekte tradisjonelle oppvarmingskilder. For å gjøre dette, må du nøye velge et alternativ eller kombinere flere, basert på egenskapene til området, området til landstedet ditt og lokalområdet.

Solens, jordens energi, vindens kraft, deponering av husholdningsavfall av plante- og animalsk opprinnelse er ganske i stand til å bli en verdig erstatning for gass, kull, ved og betalt elektrisitet.

Bruker du en av de alternative energikildene til hjemmebruk? Del hvor mye det kostet deg å sette sammen enheten og hvor raskt det lønnet seg.

Eller kanskje en av vennene dine har utstyrt landet sitt på fornybare kilder? Bruker du et solcellepanel eller en varmepumpe som selvstendig kilde for varme, varmtvann og strøm?