Alternatyvi energija namams: nestandartinių energijos šaltinių apžvalga

Įvadas

Visa šiuolaikinė pasaulio ekonomika priklauso nuo dinozaurų laikais sukauptų turtų: naftos, dujų, anglies ir kito iškastinio kuro. Daugumai mūsų gyvenimo veiklų – nuo ​​važiavimo metro iki virdulio šildymo virtuvėje – galiausiai reikia sudeginti šį priešistorinį palikimą. Pagrindinė problema yra ta, kad šie lengvai prieinami energijos ištekliai nėra atsinaujinantys. Anksčiau ar vėliau žmonija išsiurbs visą naftą iš žemės gelmių, sudegins visas dujas ir išskobs visas anglis. Kuo tada šildysime arbatinukus?

Taip pat neturėtume pamiršti apie neigiamą kuro deginimo poveikį aplinkai. Padidėjus šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekiui atmosferoje, pakyla vidutinė temperatūra visoje planetoje. Kuro degimo produktai teršia orą. Tai ypač gerai jaučia didžiųjų miestų gyventojai.

Mes visi galvojame apie ateitį, net jei ši ateitis neateina su mumis.Pasaulinė bendruomenė jau seniai pripažino iškastinio kuro apribojimus. Ir neigiamas jų naudojimo poveikis aplinkai. Pirmaujančios valstybės jau įgyvendina laipsniško perėjimo prie aplinkai nekenksmingų ir atsinaujinančių energijos šaltinių programas.

Visame pasaulyje žmonija ieško ir palaipsniui įveda iškastinio kuro pakaitalų. Ilgą laiką visame pasaulyje veikė saulės, vėjo, potvynių, geoterminės ir hidroelektrinės. Atrodytų, kas šiuo metu mums trukdo su jų pagalba patenkinti visus žmonijos poreikius?

Tiesą sakant, alternatyvi energija turi daug problemų. Pavyzdžiui, energijos išteklių geografinio pasiskirstymo problema. Vėjo jėgainės statomos tik tose vietose, kur dažnai pučia stiprūs vėjai, saulės – kur minimalus debesuotų dienų skaičius, hidroelektrinės – prie didelių upių. Naftos, žinoma, irgi ne visur, bet ją pristatyti lengviau.

Antroji alternatyvios energijos problema yra nestabilumas. Vėjo jėgainėse generavimas priklauso nuo vėjo, kuris nuolat keičia greitį arba visai sustoja. Saulės elektrinės prastai veikia debesuotu oru ir visiškai neveikia naktį.

Nei vėjas, nei saulė neatsižvelgia į energijos vartotojų poreikius. Tuo pačiu metu šiluminės ar atominės elektrinės energijos išeiga yra pastovi ir lengvai reguliuojama. Šios problemos sprendimas gali būti tik didžiulių energijos saugyklų statyba, kad būtų sukurtas rezervas esant mažam našumui. Tačiau tai labai padidina visos sistemos kainą.

Dėl šių ir daugelio kitų sunkumų alternatyvios energetikos plėtra pasaulyje lėtėja. Deginti iškastinį kurą vis dar lengviau ir pigiau.

Tačiau jei pasaulinės ekonomikos mastu alternatyvūs energijos šaltiniai neduoda daug naudos, tai individualaus namo rėmuose jie gali būti labai patrauklūs. Jau dabar daugelis jaučia nuolatinį elektros, šilumos ir dujų tarifų augimą. Kiekvienais metais energetikos įmonės vis giliau patenka į paprastų žmonių kišenę.

Tarptautinio rizikos fondo I2BF ekspertai pristatė pirmąją atsinaujinančios energijos rinkos apžvalgą. Jų prognozėmis, po 5–10 metų alternatyvios energetikos technologijos taps konkurencingesnės ir išplis. Jau dabar sparčiai mažėja alternatyvios ir įprastinės energijos kainų skirtumas.

Energijos sąnaudos reiškia kainą, kurią alternatyvios energijos gamintojas nori gauti, kad kompensuotų savo kapitalo išlaidas per visą projekto laikotarpį ir suteiktų 10% investuoto kapitalo grąžą. Į šią kainą taip pat bus įtrauktos skolos finansavimo išlaidos, nes dauguma jų turi didelį svertą.

Pateiktas grafikas iliustruoja įvairių alternatyvios ir tradicinės energijos rūšių vertinimą 2011 m. II ketvirtį (1 pav.).

Remiantis aukščiau pateiktais skaičiais, geoterminė energija, taip pat energija, gaunama deginant šiukšles ir sąvartyno dujas, turi mažiausią kainą iš visų alternatyvios energijos rūšių. Tiesą sakant, jie jau gali tiesiogiai konkuruoti su tradicine energetika, tačiau juos ribojantis veiksnys yra ribotas vietų skaičius, kur šie projektai gali būti įgyvendinami.

Tiems, kurie nori įgyti nepriklausomybę nuo energetikų užgaidų, kurie nori prisidėti prie alternatyvios energetikos plėtros, kurie tiesiog nori šiek tiek sutaupyti energijos, parašyta ši knyga.

Iš knygos V. Germanovičius, A. Turilinas „Alternatyvūs energijos šaltiniai. Praktiniai vėjo, saulės, vandens, žemės, biomasės energijos panaudojimo projektai.

Skaitykite toliau čia

Netradicinių šaltinių kūrimas

Tarp netradicinių energijos šaltinių yra:

• saulės energija;
• vėjo energija;
• geoterminis;
• jūros potvynių ir bangų energija;
• biomasė;
• žemo potencialo aplinkos energija.

Jų plėtra atrodo įmanoma dėl to, kad daugumos rūšių paplitimas yra visur; taip pat galima pastebėti jų ekologiškumą ir degalų komponento eksploatacinių išlaidų nebuvimą.

Tačiau yra keletas neigiamų savybių, kurios neleidžia jas naudoti pramoniniu mastu. Tai mažas srauto tankis, dėl kurio reikia naudoti „pertraukiamus“ didelio ploto įrenginius, taip pat kintamumą laikui bėgant.

Visa tai lemia tai, kad tokie įrenginiai sunaudoja daug medžiagų, o tai reiškia, kad didėja ir kapitalo investicijos. Na, o energijos gavimo procesas dėl kažkokio atsitiktinumo elemento, susijusio su oro sąlygomis, sukelia daug rūpesčių.

Kita svarbiausia problema – šios energetinės žaliavos „saugojimas“, nes esamos elektros kaupimo technologijos neleidžia to daryti dideliais kiekiais.Tačiau buitinėmis sąlygomis vis labiau populiarėja alternatyvūs energijos šaltiniai namams, tad susipažinkime su pagrindinėmis elektrinėmis, kurias galima įrengti privačioje nuosavybėje.

Ar viskas taip sklandu?

Atrodytų, tokia privataus namo elektros energijos tiekimo technologija jau seniai turėjo būti išstumta iš rinkos tradiciniais centralizuotais energijos tiekimo būdais. Kodėl taip neatsitinka? Yra keletas argumentų, kurie liudija ne už alternatyvią energiją. Tačiau jų reikšmė nustatoma individualiai – vieniems kaimo namų savininkams kai kurie trūkumai yra aktualūs, o kiti visai nedomina.

Dideliems kaimo kotedžams problema gali tapti ne per didelis alternatyvios energijos įrenginių efektyvumas. Natūralu, kad vietinės saulės sistemos, šilumos siurbliai ar geoterminiai įrenginiai neprilygsta net seniausių hidroelektrinių, šiluminių elektrinių, juo labiau atominių elektrinių našumui, tačiau dažnai šis trūkumas sumažinamas įrengiant dvi ar net tris. sistemos, naudojantys daugiau energijos. To pasekmė gali būti dar viena bėda – jų įrengimui reikės didesnio ploto, kurio neįmanoma skirti visuose namų projektuose.

Norint užtikrinti nenutrūkstamą šiuolaikiniam būstui žinomos buitinės technikos ir šildymo sistemos tiekimą, reikia daug galios. Todėl projekte turėtų būti numatyti tokie šaltiniai, kurie galėtų gaminti tokią energiją. O tam reikia solidžių investicijų – kuo galingesnė įranga, tuo ji brangesnė.

Be to, kai kuriais atvejais (pavyzdžiui, naudojant vėjo energiją) šaltinis gali negarantuoti energijos gamybos pastovumo. Todėl visą ryšį būtina aprūpinti saugojimo įrenginiais. Dažniausiai tam įrengiami akumuliatoriai ir kolektoriai, o tai reiškia visas tas pačias papildomas išlaidas ir būtinybę namuose skirti daugiau kvadratinių metrų.

Energija iš vėjo

Mūsų protėviai jau seniai išmoko panaudoti vėjo energiją savo reikmėms. Iš esmės nuo to laiko dizainas beveik nepasikeitė. Tik girnas buvo pakeistas generatoriaus pavara, kuri besisukančių peilių energiją paverčia elektra.

Norėdami pagaminti generatorių, jums reikės šių dalių:

• generatorius. Kai kurie naudoja skalbimo mašinos variklį, šiek tiek pakeisdami rotorių;
• daugiklis;
• baterija ir jos įkrovimo valdiklis;
• įtampos transformatorius.

vėjo generatorius

Yra daug naminių vėjo turbinų schemų. Visi jie atlikti tuo pačiu principu.

1. Rėmas montuojamas.
2. Sukamasis sumontuotas. Už jo sumontuoti peiliai ir generatorius.
3. Sumontuokite šoninį kastuvą su spyruokline mova.
4. Generatorius su propeleriu tvirtinamas prie rėmo, tada montuojamas ant rėmo.
5. Prijunkite ir prijunkite prie pasukamo mazgo.
6. Įdiekite srovės kolektorių. Prijunkite jį prie generatoriaus. Laidai veda į akumuliatorių.

Patarimas. Menčių skaičius priklausys nuo sraigto skersmens, taip pat nuo pagamintos elektros energijos kiekio.

Pagrindiniai alternatyvių energijos šaltinių tipai

Pastaruoju metu praktiškai išbandyta daug netradicinių energijos gavimo galimybių. Statistika sako, kad vis dar kalbame apie tūkstantąsias procento galimo naudojimo.

Tipiški sunkumai, su kuriais neišvengiamai susiduria alternatyvių energijos šaltinių plėtra, yra visiškos daugumos šalių įstatymų spragos dėl gamtos išteklių, kaip valstybės nuosavybės, eksploatavimo. Neišvengiamo alternatyviosios energijos apmokestinimo problema yra glaudžiai susijusi su teisinio išplėtimo stoka.

Apsvarstykite 10 dažniausiai naudojamų alternatyvių energijos šaltinių.

Vėjas

Vėjo energiją žmogus visada naudojo. Šiuolaikinių technologijų išsivystymo lygis leidžia mums tai padaryti beveik nepertraukiamai.

Tuo pačiu metu elektra gaminama naudojant vėjo malūnus, panašius į malūnus, specialius įrenginius. Vėjo malūno sraigtas perduoda vėjo kinetinę energiją generatoriui, kuris gamina srovę besisukančiomis mentėmis.

Tokie vėjo jėgainių parkai ypač paplitę Kinijoje, Indijoje, JAV, Vakarų Europos šalyse. Šioje srityje neabejotina lyderė yra Danija, kuri, beje, yra vėjo energetikos pradininkė: pirmosios instaliacijos čia atsirado XIX amžiaus pabaigoje. Danija tokiu būdu uždaro iki 25% viso elektros poreikio.

pabaigoje Kinija kalnuotus ir dykumos regionus galėjo aprūpinti elektra tik vėjo turbinų pagalba.

Vėjo energijos naudojimas yra bene pažangiausias energijos gamybos būdas. Tai idealus sintezės variantas, kuriame derinama alternatyvi energija ir ekologija. Daugelis išsivysčiusių pasaulio šalių nuolat didina tokiu būdu pagamintos elektros energijos dalį bendrame energijos balanse.

Saulė

Saulės spinduliuotę energijai gaminti taip pat bandoma naudoti jau seniai, šiuo metu tai yra vienas perspektyviausių alternatyvios energetikos plėtros būdų. Jau pats faktas, kad saulė daugelyje planetos platumų šviečia ištisus metus, į Žemę perduodama dešimtis tūkstančių kartų daugiau energijos, nei sunaudoja visa žmonija per metus, įkvepia aktyviai naudoti saulės stotis.

Dauguma didžiausių stočių yra JAV, iš viso saulės energija paskirstyta beveik šimte šalių. Pagrindas yra fotoelementai (saulės spinduliuotės keitikliai), kurie sujungiami į didelio masto saulės baterijas.

Žemės šiluma

Žemės gelmių šiluma paverčiama energija ir naudojama žmogaus reikmėms daugelyje pasaulio šalių. Šiluminė energija labai efektyvi ugnikalnio veiklos srityse, vietose, kur yra daug geizerių.

Šioje srityje lyderiai yra Islandija (šalies sostinė Reikjavikas pilnai aprūpinta geotermine energija), Filipinai (dalis bendrame balanse – 20%), Meksika (4%), JAV (1%).

Šio tipo šaltinių naudojimo apribojimas yra dėl to, kad neįmanoma transportuoti geoterminės energijos dideliais atstumais (tipiškas vietinis energijos šaltinis).

Rusijoje dar yra viena tokia stotis (galia - 11 MW) Kamčiatkoje. Toje pačioje vietoje statoma nauja stotis (galia – 200 MW).

Dešimt perspektyviausių energijos šaltinių artimiausioje ateityje yra šie:

• kosmose veikiančios saulės energijos stotys (pagrindinis projekto trūkumas – didžiulės finansinės išlaidos);
• žmogaus raumenų jėga (paklausa, pirmiausia – mikroelektronika);
• atoslūgių energetinis potencialas (trūkumas – didelė statybų kaina, milžiniški galios svyravimai per dieną);
• kuro (vandenilio) konteineriai (naujų degalinių statybos poreikis, didelė automobilių, kurie jas papildys degalų kaina);
• greitieji branduoliniai reaktoriai (kuro strypai, panardinti į skystą Na) – technologija itin perspektyvi (galimybė panaudoti panaudotas atliekas);
• biokuras – jau plačiai naudojamas besivystančiose šalyse (Indija, Kinija), privalumai – atsinaujinamumas, ekologiškumas, trūkumas – išteklių naudojimas, žemė, skirta javų auginimui, gyvulių vaikščiojimas (brangsta, maisto trūkumas);
• atmosferos elektra (žaibo energijos potencialo kaupimas), pagrindinis trūkumas – atmosferos frontų mobilumas, iškrovų greitis (akumuliacijos sudėtingumas).

Vėjo ir saulės energijos naudojimas

Vėjo turbinos šildymo sistemose

Kinetinė vėjo energija dažniausiai naudojama pastatams maitinti, tačiau galingi modeliai idealioms sąlygoms gali užtikrinti bent dalinį šildymą.

Jei neatsižvelgsite į pradines išlaidas, vartotojui gauta elektra nieko nekainuoja.

Labai svarbu, kad vėjo generatoriaus darbui nereikalingi pagalbiniai resursai, jie visą laiką funkcionuoja autonomiškai. Šie įrenginiai, kaip pagalbiniai energijos šaltiniai, sėkmingai integruojami į sistemas, kuriose pagrindiniai yra kitų tipų šildymo įrenginiai. Šie įrenginiai, kaip pagalbiniai energijos šaltiniai, sėkmingai integruojami į sistemas, kuriose pagrindiniai yra kitų tipų šildymo įrenginiai.

Šie įrenginiai, kaip pagalbiniai energijos šaltiniai, sėkmingai integruojami į sistemas, kuriose pagrindiniai yra kitų tipų šildymo įrenginiai.

Yra daugybė vėjo malūnų konstrukcijų tipų, tačiau jie paprastai skirstomi į dvi plačias kategorijas:

1. Horizontalios vėjo jėgainės su sraigto tipo mentėmis. Šie agregatai yra našesni (vėjo energijos panaudojimo koeficientas iki 52%), todėl labiau tinka šildymo poreikiams, tačiau turi nemažai eksploatacinių ir vartotojų apribojimų.
2. Vėjo generatoriai su vertikalia sukimosi ašimi. Šios turbinos yra gana silpnos galios (KIEV mažiau nei 40 proc.), tačiau joms nereikia orientuotis į vėją, jos gali naudoti ne tik laminarinius, bet ir turbulentinius srautus, pradeda generuoti srovę net esant nedideliam greičiui. Juos lengviau prižiūrėti, nes generatorius yra šalia žemės, o ne ant stiebo gondoloje.

Štai keletas vėjo malūnų naudojimo šildymui trūkumų:

• Didelės kapitalo sąnaudos. Daugiau nei 70 procentų lėšų skiriama pagalbiniams elementams: akumuliatoriams, keitikliui, valdymo automatikai, montavimo konstrukcijoms. Investicijos atsiperka tik po kelių dešimtmečių.
• Mažas efektyvumas – maža galia. Be to, dalis energijos prarandama elektros energiją paverčiant šiluma.
• Vietovėje reikia nuolatinio didelio greičio vėjo. Energija nestabili, labai priklausoma nuo oro ir sezono, reikalauja reguliaraus stebėjimo ir kaupimo.
• Įranga užima daug vietos.
• Vėjo turbinos veikimo metu kelia daug triukšmo.

Saulės sistemos tiesiogiai šildo aušinimo skystį arba paverčia energiją fotovoltiniu metodu.Pirmajame variante saulės spinduliai šildo vandenį/antifrizą (kai kuriuose modeliuose – orą), kuris transportuojamas į patalpas ir šilumą atiduoda per radiatorius. Antruoju atveju šviesos fotonai paverčiami elektros energija, kuri maitina įprastus elektra varomus šildymo įrenginius (katilus, šildytuvus, šildomas grindis).

Atitinkamai, yra dviejų tipų įrenginiai:

• Saulės kolektoriai. Sistema susideda iš aušinimo skysčio cirkuliacijos grandinės, akumuliacinio bako ir paties kolektoriaus. Pagal konstrukciją išskiriami kolektoriai: plokšti, vakuuminiai ir oro (oras naudojamas kaip aušinimo skystis).
• Saulės elementai. Instaliaciją sudaro plokštės su fotoelementais, valdikliais ir keitikliu. Akumuliatorius generuoja nuolatinę srovę, kurios įtampa yra 24 arba 12 voltų, kuri surenkama į baterijas ir, keitikliu pavertusi kintamąja srove (220 V), tiekiama į lizdus.

Yra keletas saulės energijos įrenginių trūkumų. Visų pirma, priklausomybė nuo meteorologinių veiksnių ir cikliškumo (sezoninio ir kasdieninio). Akumuliatoriai turi mažą efektyvumą, kad užtikrintų didelį kiekį stabilios energijos, jos turi užimti didelį plotą ir turėti brangias įkraunamas baterijas, kurias dažnai tenka keisti. Kolektorių trūkumas – jų priklausomybė nuo elektros (siurblio ar ventiliatoriaus veikimui), arba, pavyzdžiui, aušinimo skysčio užšalimo pavojus.

Alternatyvi energija pasauliniu mastu

Atrodo, kad AES naudojimo statistika pasaulyje suteikia pagrindo optimizmui. ES elektros energijos iš atsinaujinančių šaltinių kiekis 2017 metais viršijo gaunamą iš anglimi kūrenamų elektrinių.2018 metais jų dalis kitų „nešvarių“ išteklių atžvilgiu išaugo nuo 30% iki 32,3%.

Remiantis liepos mėnesio ataskaita, 2018 m. pirmą kartą per 40 saulės ir vėjo elektrinių veiklos metų jų pasaulinė galia pasiekė 1 teravatą (1000 GW). 90% pajėgumų atsirado tik per pastaruosius 10 metų.

Yra trys pagrindinės AIE problemos:

1. Jie skatina naudoti politiką, o galutinis vartotojas už „žaliąją“ energiją moka iš savo kišenės. Didelę tarifo dalį sudaro netiesioginiai mokesčiai už atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimą. Kritikai ne kartą yra sakę, kad skatinamųjų tarifų subsidijos yra per didelės ir išlaidos anksčiau ar vėliau sukels neigiamą vartotojų reakciją.

1. Tokius išteklius saugiais galima vadinti tik tradicinių elektros energijos gamybos šaltinių fone. Paaiškėjo, kad vėjo jėgainės gali išnaikinti vabzdžius. Beveik visų tokių įrenginių gamyba yra kenksminga aplinkai. Saulės baterijos yra ypač „nešvarios“ dėl saulės silicio gamybos išmetamų teršalų.

1. Nepaisant to, kad atsinaujinančių energijos šaltinių dalis pasauliniame energetikos „pyrage“ auga, jie vis dar negali konkuruoti su tradiciniais šaltiniais. Juos naudoti nepelninga, įrangai reikia didelių kapitalo išlaidų su nepalyginamai maža grąža, todėl sumažėjus valstybės paramai AEI paklausa iš karto krenta. Net autoritetingas vokiečių leidinys Die Welt pripažino, kad „vėjo malūnų verslas yra giliame nokaute“.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas apie alternatyvių šaltinių derinimą elektros gamybai mažame kaimo name:

Vaizdo įrašas apie vėjo generatoriaus gaminimą savo rankomis padės lengvai suprasti įrenginio veikimo principus:

Trumpas vaizdo įrašas apie šilumos siurblio naudojimą:

Vaizdo klipas apie biodujų gavimą:

Visiškai įmanoma atsisakyti tradicinių šildymo šaltinių. Norėdami tai padaryti, turite atidžiai pasirinkti alternatyvą arba derinti keletą, atsižvelgdami į vietovės ypatybes, jūsų sodybos plotą ir vietinę vietovę.

Saulės energija, žemė, vėjo jėga, buitinių augalinės ir gyvūninės kilmės atliekų išmetimas gali tapti vertu dujų, anglies, malkų ir mokamos elektros pakaitalu.

Ar naudojate vieną iš alternatyvių energijos šaltinių namuose? Pasidalykite, kiek jums kainavo įrenginio surinkimas ir kaip greitai tai atsipirko.

O gal vienas iš jūsų draugų savo sodybą įrengė iš atsinaujinančių šaltinių? Naudoti saulės kolektorių sistemą arba šilumos siurblį kaip nepriklausomą šilumos, karšto vandens ir elektros šaltinį?