Alternatívna energia pre domácnosť: prehľad neštandardných zdrojov energie

Úvod

Celá moderná svetová ekonomika závisí od bohatstva nahromadeného v čase dinosaurov: ropy, plynu, uhlia a iných fosílnych palív. Väčšina činností v našom živote, od jazdy metrom až po ohrievanie varnej kanvice v kuchyni, si v konečnom dôsledku vyžaduje spálenie tohto prehistorického dedičstva. Hlavným problémom je, že tieto ľahko dostupné zdroje energie nie sú obnoviteľné. Skôr či neskôr ľudstvo odčerpá všetku ropu z útrob zeme, spáli všetok plyn a vykope všetko uhlie. Čím potom budeme ohrievať čajníky?

Netreba zabúdať ani na negatívny vplyv spaľovania paliva na životné prostredie. Zvýšenie obsahu skleníkových plynov v atmosfére vedie k zvýšeniu priemernej teploty na celej planéte. Produkty spaľovania paliva znečisťujú vzduch. Dobre to pociťujú najmä obyvatelia veľkých miest.

Všetci myslíme na budúcnosť, aj keď táto budúcnosť neprichádza s nami. Globálna komunita už dlho uznáva obmedzenia fosílnych palív.A negatívny vplyv ich používania na životné prostredie. Popredné štáty už realizujú programy postupného prechodu na ekologické a obnoviteľné zdroje energie.

Na celom svete ľudstvo hľadá a postupne zavádza náhrady za fosílne palivá. Slnečné, veterné, prílivové, geotermálne a vodné elektrárne fungujú po celom svete už dlho. Zdá sa, že čo nám práve teraz bráni zabezpečiť všetky potreby ľudstva s ich pomocou?

V skutočnosti má alternatívna energia veľa problémov. Napríklad problém geografického rozloženia energetických zdrojov. Veterné elektrárne sa stavajú len v oblastiach, kde často fúka silné vetry, slnečné - kde je minimálny počet zamračených dní, vodné elektrárne - na veľkých riekach. Olej, samozrejme, tiež nie je dostupný všade, ale je jednoduchšie ho dodať.

Druhým problémom alternatívnej energie je nestabilita. Vo veterných elektrárňach je výroba závislá od vetra, ktorý neustále mení rýchlosť alebo sa dokonca úplne zastaví. Solárne elektrárne nefungujú dobre v zamračenom počasí a v noci nefungujú vôbec.

Vietor ani slnko nezohľadňujú potreby spotrebiteľov energie. Energetický výkon tepelnej alebo jadrovej elektrárne je zároveň konštantný a ľahko regulovateľný. Riešením tohto problému môže byť len výstavba obrovských zásobníkov energie na vytvorenie rezervy v prípade nízkeho výkonu. To však výrazne zvyšuje náklady na celý systém.

Kvôli týmto a mnohým ďalším ťažkostiam sa rozvoj alternatívnej energie vo svete spomaľuje. Spaľovanie fosílnych palív je stále jednoduchšie a lacnejšie.

Ak však v meradle globálnej ekonomiky alternatívne zdroje energie neposkytujú veľké výhody, potom v rámci individuálneho domu môžu byť veľmi atraktívne.Už teraz mnohí pociťujú neustále zvyšovanie taríf za elektrinu, teplo a plyn. Energetické spoločnosti sa každým rokom dostávajú hlbšie do vrecka bežných ľudí.

Odborníci z medzinárodného rizikového fondu I2BF predstavili prvý prehľad trhu s obnoviteľnou energiou. Podľa ich prognóz sa o 5 až 10 rokov stanú technológie alternatívnej energie konkurencieschopnejšie a rozšírené. Už teraz sa rozdiel v nákladoch na alternatívnu a konvenčnú energiu rýchlo zmenšuje.

Náklady na energiu predstavujú cenu, ktorú chce výrobca alternatívnej energie dostať, aby kompenzoval svoje kapitálové výdavky počas životnosti projektu a zabezpečil návratnosť investovaného kapitálu vo výške 10 %. Táto cena bude zahŕňať aj náklady na dlhové financovanie, pretože väčšina z nich je silne využívaná.

Uvedený graf ilustruje hodnotenie rôznych druhov alternatívnej a tradičnej energie v II. štvrťroku 2011 (obr. 1).

Podľa vyššie uvedených údajov má geotermálna energia, ako aj energia vznikajúca spaľovaním odpadu a skládkového plynu najnižšie náklady zo všetkých druhov alternatívnej energie. V podstate už môžu priamo konkurovať tradičnej energetike, no limitujúcim faktorom je pre nich obmedzený počet miest, kde je možné tieto projekty realizovať.

Pre tých, ktorí chcú získať nezávislosť od rozmarov energetikov, ktorí chcú prispieť k rozvoju alternatívnej energie, ktorí chcú len trochu ušetriť na energiách, je napísaná táto kniha.

Z knihy V. Germanovich, A. Turilin „Alternatívne zdroje energie.Praktické návrhy na využitie energie vetra, slnka, vody, zeme, biomasy.

Pokračujte v čítaní tu

Vývoj netradičných zdrojov

Medzi netradičné zdroje energie patria:

• slnečná energia;
• veterná energia;
• geotermálne;
• energia morských prílivov a vĺn;
• biomasa;
• nízkopotenciálna energia prostredia.

Ich rozvoj sa javí ako možný vďaka všadeprítomnému rozšíreniu väčšiny druhov, zaznamenať možno aj ich ekologickosť a absenciu prevádzkových nákladov na palivovú zložku.

Existujú však niektoré negatívne vlastnosti, ktoré bránia ich použitiu v priemyselnom meradle. Ide o nízku hustotu toku, ktorá si vynucuje použitie „záchytných“ inštalácií veľkej plochy, ako aj variabilitu v čase.

To všetko vedie k tomu, že takéto zariadenia majú veľkú spotrebu materiálu, čím sa zvyšujú aj kapitálové investície. Proces získavania energie v dôsledku nejakého prvku náhodnosti spojeného s poveternostnými podmienkami spôsobuje veľa problémov.

Ďalším najdôležitejším problémom je „skladovanie“ tejto energetickej suroviny, keďže súčasné technológie skladovania elektriny to neumožňujú vo veľkých množstvách. V domácich podmienkach sú však alternatívne zdroje energie pre domácnosť čoraz populárnejšie, a tak sa poďme zoznámiť s hlavnými elektrárňami, ktoré je možné inštalovať v súkromnom vlastníctve.

Je všetko také hladké?

Zdá sa, že takáto technológia na napájanie súkromného domu mala byť už dávno vytlačená z trhu tradičnými centralizovanými metódami poskytovania energie.Prečo sa to nedeje? Existuje niekoľko argumentov, ktoré nesvedčia v prospech alternatívnej energie. Ich význam sa však určuje na individuálnom základe - pre niektorých majiteľov vidieckych domov sú niektoré nedostatky relevantné a iné nie sú vôbec zaujímavé.

Pre veľké vidiecke chaty sa môže stať problémom nie príliš vysoká účinnosť zariadení s alternatívnou energiou. Prirodzene, lokálne solárne systémy, tepelné čerpadlá či geotermálne zariadenia sa nedajú porovnávať s produktivitou ani najstarších vodných elektrární, tepelných elektrární a ešte viac jadrových elektrární.Tento nedostatok sa však často minimalizuje inštaláciou dvoch alebo dokonca troch systémy využívajúce viac energie. Dôsledkom toho môže byť ďalší problém - na ich inštaláciu bude potrebná väčšia plocha, ktorú nie je možné vyčleniť vo všetkých projektoch domov.

Na zabezpečenie nepretržitého zásobovania množstvom domácich spotrebičov a vykurovacieho systému známeho modernému domu je potrebné veľké množstvo energie. Projekt by preto mal zabezpečiť také zdroje, ktoré dokážu vyrobiť takúto energiu. A to si vyžaduje solídnu investíciu – čím je zariadenie výkonnejšie, tým je drahšie.

Navyše v niektorých prípadoch (napríklad pri využívaní veternej energie) zdroj nemusí zaručiť stálosť výroby energie. Preto je potrebné vybaviť všetku komunikáciu pamäťovými zariadeniami. Zvyčajne sa na tento účel inštalujú batérie a kolektory, čo so sebou prináša všetky rovnaké dodatočné náklady a potrebu prideliť viac štvorcových metrov v dome.

Energia z vetra

Naši predkovia sa už dávno naučili využívať veternú energiu pre svoje potreby. V zásade sa odvtedy dizajn príliš nezmenil.Len mlynský kameň nahradil pohon generátora, ktorý premieňa energiu rotujúcich lopatiek na elektrinu.

Na výrobu generátora budete potrebovať nasledujúce diely:

• generátor. Niektorí používajú motor z práčky a mierne transformujú rotor;
• multiplikátor;
• batéria a jej regulátor nabíjania;
• napäťový transformátor.

veterný generátor

Existuje veľa schém pre domáce veterné turbíny. Všetky sú dokončené na rovnakom princípe.

1. Rám sa montuje.
2. Obrtlík je nainštalovaný. Za ním sú namontované lopatky a generátor.
3. Namontujte bočnú lopatu s pružinovou spojkou.
4. Generátor s vrtuľou je pripevnený k rámu, potom je inštalovaný na rám.
5. Pripojte a pripojte k otočnej zostave.
6. Nainštalujte zberač prúdu. Pripojte ho ku generátoru. Drôty vedú k batérii.

Poradenstvo. Počet lopatiek bude závisieť od priemeru vrtule, ako aj od množstva vyrobenej elektriny.

Hlavné typy alternatívnych zdrojov energie

V poslednej dobe sa prakticky vyskúšalo veľa netradičných možností získavania energie. Štatistiky hovoria, že sa stále bavíme o tisícinách percenta potenciálneho využitia.

Typickými ťažkosťami, ktorým vývoj alternatívnych zdrojov energie na svojej ceste nevyhnutne čelí, sú úplné medzery v zákonoch väčšiny krajín o využívaní prírodných zdrojov ako vlastníctva štátu. Problém nevyhnutného zdaňovania alternatívnej energie úzko súvisí s nedostatočnou právnou prepracovanosťou.

Zvážte 10 najpoužívanejších alternatívnych zdrojov energie.

Vietor

Veterná energia bola vždy využívaná človekom. Úroveň rozvoja moderných technológií nám umožňuje robiť to takmer nepretržite.

Súčasne sa elektrina vyrába pomocou veterných mlynov, podobne ako mlyny, špeciálnych zariadení. Vrtuľa veterného mlyna prenáša kinetickú energiu vetra do generátora, ktorý pomocou rotujúcich lopatiek vyrába prúd.

Takéto veterné parky sú bežné najmä v Číne, Indii, USA a krajinách západnej Európy. Nepochybným lídrom v tejto oblasti je Dánsko, ktoré je mimochodom priekopníkom veternej energie: prvé zariadenia sa tu objavili koncom 19. storočia. Dánsko týmto spôsobom uzatvára až 25 % celkového dopytu po elektrine.

Koncom 20. storočia Čína dokázala dodávať elektrinu horským a púštnym oblastiam len pomocou veterných turbín.

Využitie veternej energie je azda najpokročilejším spôsobom výroby energie. Ide o ideálny variant syntézy, v ktorom sa spája alternatívna energia a ekológia. Mnohé vyspelé štáty sveta neustále zvyšujú podiel takto vyrobenej elektriny na svojej celkovej energetickej bilancii.

slnko

Dlhodobo sa tiež pokúšali využiť slnečné žiarenie na výrobu energie, v súčasnosti je to jeden z najperspektívnejších spôsobov rozvoja alternatívnej energie. Samotný fakt, že slnko v mnohých zemepisných šírkach planéty svieti po celý rok a prenáša na Zem desaťtisíckrát viac energie, ako spotrebuje celé ľudstvo za rok, inšpiruje k aktívnemu využívaniu solárnych staníc.

Väčšina najväčších staníc sa nachádza v Spojených štátoch, celkovo je solárna energia distribuovaná v takmer stovke krajín. Základom sú fotočlánky (konvertory slnečného žiarenia), ktoré sa spájajú do veľkorozmerných solárnych panelov.

Teplo Zeme

Teplo zemských hlbín sa premieňa na energiu a využíva sa pre ľudské potreby v mnohých krajinách sveta. Tepelná energia je veľmi účinná v oblastiach sopečnej činnosti, na miestach, kde je veľa gejzírov.

Lídrami v tejto oblasti sú Island (hlavné mesto krajiny Reykjavík je plne zásobované geotermálnou energiou), Filipíny (podiel na celkovej bilancii je 20 %), Mexiko (4 %) a USA (1 %).

Obmedzenie využitia tohto typu zdroja je spôsobené nemožnosťou prepravy geotermálnej energie na veľké vzdialenosti (typický lokálny zdroj energie).

V Rusku je ešte jedna takáto stanica (kapacita - 11 MW) na Kamčatke. Na rovnakom mieste je vo výstavbe nová stanica (výkon - 200 MW).

Medzi desať najsľubnejších zdrojov energie v blízkej budúcnosti patrí:

• solárne stanice vo vesmíre (hlavnou nevýhodou projektu sú obrovské finančné náklady);
• svalová sila človeka (predovšetkým dopyt - mikroelektronika);
• energetický potenciál prílivov a odlivov (nevýhodou sú vysoké náklady na výstavbu, gigantické kolísanie výkonu za deň);
• palivové (vodíkové) nádoby (potreba výstavby nových čerpacích staníc, vysoké náklady na autá, ktoré ich budú tankovať);
• rýchle jadrové reaktory (palivové tyče ponorené do tekutého Na) - technológia je mimoriadne perspektívna (možnosť opätovného využitia vyhoreného odpadu);
• biopalivo – už hojne využívané rozvojovými krajinami (India, Čína), výhody – obnoviteľnosť, šetrnosť k životnému prostrediu, nevýhoda – využívanie zdrojov, pôda určená na produkciu plodín, venčenie dobytka (zdražovanie, nedostatok potravy);
• atmosférická elektrina (akumulácia energetického potenciálu blesku), hlavnou nevýhodou je pohyblivosť atmosférických frontov, rýchlosť výbojov (zložitosť akumulácie).

Využitie veternej a slnečnej energie

Veterné turbíny vo vykurovacích systémoch

Kinetická veterná energia sa zvyčajne používa na napájanie budov, ale výkonné modely v podmienkach blízkych ideálnym môžu poskytnúť aspoň čiastočné vykurovanie.

Ak neberiete do úvahy počiatočné náklady, tak pre spotrebiteľa výsledná elektrina nestojí nič.

Je veľmi dôležité, že na prevádzku veterného generátora nie sú potrebné pomocné zdroje, fungujú po celý čas autonómne. Tieto inštalácie ako pomocné zdroje energie sú úspešne integrované do systémov, kde sú hlavné iné typy vykurovacích zariadení. Tieto jednotky ako pomocné zdroje energie sa úspešne integrujú do systémov, kde sú hlavné iné typy vykurovacích zariadení.

Tieto inštalácie ako pomocné zdroje energie sú úspešne integrované do systémov, kde sú hlavné iné typy vykurovacích zariadení.

Existuje mnoho typov dizajnov veterných mlynov, ale zvyčajne sa delia do dvoch širokých kategórií:

1. Horizontálne veterné turbíny s lopatkami vrtuľového typu. Tieto jednotky sú produktívnejšie (miera využitia veternej energie až 52%), preto sú vhodnejšie pre potreby vykurovania, ale majú množstvo prevádzkových a spotrebiteľských obmedzení.
2. Veterné generátory s vertikálnou osou otáčania. Tieto turbíny sú relatívne slabo výkonné (KYJEV menej ako 40%), ale nevyžadujú orientáciu voči vetru, dokážu využívať nielen laminárne, ale aj turbulentné prúdenie, začínajú vytvárať prúd už pri nízkych rýchlostiach.Ich údržba je jednoduchšia, pretože generátor je pri zemi a nie na stožiari v gondole.

Tu sú niektoré nevýhody používania veterných mlynov na vykurovanie:

• Vysoké kapitálové náklady. Viac ako 70 percent prostriedkov sa vynakladá na pomocné prvky: batérie, menič, automatika riadenia, inštalačné konštrukcie. Investície sa vrátia až po niekoľkých desaťročiach.
• Nízka účinnosť - nízky výkon. Okrem toho sa časť energie stráca v procese premeny elektriny na teplo.
• Terén si vyžaduje stály vietor s vysokou rýchlosťou. Energia je nestabilná, veľmi závislá od počasia a ročného obdobia, vyžaduje pravidelné monitorovanie a akumuláciu.
• Zariadenie zaberá veľa miesta.
• Veterné turbíny vytvárajú počas prevádzky veľa hluku.

Solárne systémy vykonávajú priamy ohrev chladiacej kvapaliny alebo premieňajú energiu fotovoltaickou metódou. V prvej možnosti slnečné lúče ohrievajú vodu / nemrznúcu zmes (v niektorých modeloch - vzduch), ktorá sa prepravuje do priestorov a vydáva teplo cez radiátory. V druhom prípade sa fotóny svetla premieňajú na elektrickú energiu, ktorá napája klasické vykurovacie zariadenia poháňané elektrinou (kotly, ohrievače, vyhrievané podlahy).

Podľa toho existujú dva typy zariadení:

• Slnečné kolektory. Systém pozostáva z okruhu pre cirkuláciu chladiacej kvapaliny, akumulačnej nádrže a samotného kolektora. V závislosti od konštrukcie sa rozlišujú kolektory: ploché, vákuové a vzduchové (ako chladivo sa používa vzduch).
• Solárne panely. Inštalácia pozostáva z panelov s fotobunkami, ovládačmi a meničom.Batéria generuje jednosmerný prúd 24 alebo 12 voltov, ktorý sa zhromažďuje v batériách a po premene meničom na striedavý prúd (220 V) sa privádza do zásuviek.

Existuje niekoľko nevýhod solárnych zariadení. V prvom rade závislosť od meteorologických faktorov a cyklickosti (sezónnej a dennej). Batérie majú nízku účinnosť, aby poskytli veľké množstvo stabilnej energie, musia zaberať veľkú plochu a byť vybavené drahými dobíjacími batériami, ktoré sa často musia meniť. Nevýhodou kolektorov je závislosť na elektrine (pre chod čerpadla alebo ventilátora), alebo napríklad nebezpečenstvo zamrznutia chladiacej kvapaliny.

Alternatívna energia v celosvetovom meradle

Štatistika používania AES vo svete, zdá sa, dáva dôvod na optimizmus. V EÚ množstvo elektriny z obnoviteľných zdrojov v roku 2017 prevýšilo množstvo elektriny získanej z uhoľných elektrární. V roku 2018 sa ich podiel v pomere k ostatným „špinavým“ zdrojom zvýšil z 30 % na 32,3 %.

V roku 2018 prvýkrát za 40 rokov prevádzky solárnych a veterných elektrární dosiahla ich globálna kapacita podľa júlovej správy 1 terawatt (1000 GW). 90 % kapacít sa objavilo až za posledných 10 rokov.

Existujú tri hlavné problémy s AIE:

1. Presadzujú svoje využívanie politiky a „zelenú“ energiu si konečný spotrebiteľ platí z vlastného vrecka. Nepriame dane zo zavedenia OZE tvoria významnú časť tarify. Kritici opakovane tvrdili, že stimulačné tarifné dotácie sú príliš vysoké a náklady skôr či neskôr spôsobia negatívnu reakciu spotrebiteľov.

1. Takéto zdroje možno nazvať bezpečnými iba na pozadí tradičných zdrojov výroby elektriny. Ukázalo sa, že veterné turbíny sú schopné vyhubiť hmyz.Výroba takmer všetkých takýchto zariadení je škodlivá pre životné prostredie. Solárne panely sú obzvlášť „špinavé“ v dôsledku emisií z výroby solárneho kremíka.

1. Napriek tomu, že podiel obnoviteľných zdrojov energie na globálnom energetickom „koláče“ rastie, stále nedokážu konkurovať tradičným zdrojom. Je nerentabilné ich využívať, vybavenie si vyžaduje veľké kapitálové výdavky s neporovnateľne malou návratnosťou, a preto so znížením štátnej podpory okamžite klesá dopyt po OZE. Dokonca aj autoritatívna nemecká publikácia Die Welt priznala, že „podnikanie s veternými mlynmi je v hlbokom knockoute“.

Závery a užitočné video na túto tému

Video o kombinovaní alternatívnych zdrojov na výrobu elektriny v malom vidieckom dome:

Video o výrobe veterného generátora vlastnými rukami vám pomôže ľahko pochopiť princípy zariadenia:

Krátke video o používaní tepelného čerpadla:

Videoklip o získavaní bioplynu:

Je celkom možné odmietnuť tradičné zdroje vykurovania. Aby ste to dosiahli, musíte starostlivo vybrať alternatívu alebo kombinovať niekoľko na základe charakteristík oblasti, oblasti vášho vidieckeho domu a miestnej oblasti.

Energia slnka, zeme, sila vetra, likvidácia domáceho odpadu rastlinného a živočíšneho pôvodu sú celkom schopné stať sa dôstojnou náhradou za plyn, uhlie, palivové drevo a platenú elektrinu.

Využívate v domácnosti niektorý z alternatívnych zdrojov energie? Podeľte sa o to, koľko vás stála montáž jednotky a ako rýchlo sa to vyplatilo.

Alebo možno niekto z vašich priateľov vybavil svoj vidiecky dom na obnoviteľné zdroje? Používate solárny panel alebo tepelné čerpadlo ako nezávislý zdroj tepla, teplej vody a elektriny?