Saulės energija kaip alternatyvus energijos šaltinis: saulės sistemų tipai ir ypatybės

Saulės energetikos raidos istorija

Jie bandė „prisijaukinti“ saulę dar Archimedo laikais. Iki šių dienų išliko legenda apie laivų deginimą didžiulio veidrodžio pagalba – Sirakūzų gyventojai nukreipė fokusuotą spindulį į priešo laivyną.

Saulės energijos vystymosi istorijoje yra faktų apie saulės energijos naudojimą:

• akmeniniams rūmams šildyti;
• jūros vandens išgarinimas, kad susidarytų druska.

Vandens šildytuvai pagerėjo, kai Lavoisier infraraudoniesiems spinduliams sutelkti panaudojo objektyvą. Taip buvo lydoma geležis. Vėliau prancūzai pradėjo naudoti vandenį, pašildytą iki garo būsenos mechaninei spausdinimo įrangos pavarai. Apie saulės energijos perspektyvas mokslininkai pradėjo kalbėti sukūrę puslaidininkius. Jų pagrindu buvo sukurti pirmieji fotoelementai.

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.

geotermine energija

Neištirti alternatyvių energijos šaltinių tipai slypi Žemės rutulio žarnyne. Žmonija žino natūralių apraiškų stiprumą ir mastą. Vieno ugnikalnio išsiveržimo galia yra nepalyginama su jokia žmogaus sukurta jėgaine.

Deja, žmonės vis dar nežino, kaip šią gigantišką energiją panaudoti geranoriškai, tačiau natūrali Žemės šiluma arba geoterminė energija patraukia mokslininkų dėmesį, nes tai – neišsenkantis išteklius.

Yra žinoma, kad mūsų planeta kasmet išspinduliuoja didžiulį kiekį vidinės šilumos, kurią kompensuoja radioaktyvus izotopų skilimas Žemės rutulio plutoje. Yra dviejų tipų geoterminės energijos šaltiniai.

Požeminiai baseinai

Tai natūralūs baseinai su karštu vandeniu arba garo-vandens mišiniu – hidroterminiais arba garo-terminiais šaltiniais. Iš šių šaltinių ištekliai išgaunami per gręžinius, vėliau energija panaudojama žmonijos reikmėms.

Akmenys

Karštų akmenų šilumą galima panaudoti vandeniui šildyti. Norėdami tai padaryti, jis pumpuojamas į horizontus, kad būtų galima toliau naudoti energijos reikmėms.

Vienas iš šios energijos rūšies trūkumų – silpna koncentracija. Tačiau tokiomis sąlygomis, kai nardant kas 100 metrų temperatūra pakyla 30-40 laipsnių, galima užtikrinti ekonomišką jos panaudojimą.

Šios energijos panaudojimo perspektyviose „geoterminėse zonose“ technologija turi aiškių pranašumų:

• neišsenkamos atsargos;
• ekologinė švara;
• didelių sąnaudų šaltinių plėtrai nebuvimas.

Tolesnė civilizacijos raida neįmanoma be naujų technologijų diegimo energetikos srityje. Šiame kelyje yra sudėtingų užduočių, kurias žmonija dar turi išspręsti.

Nepaisant to, šios krypties plėtra vaidina svarbų vaidmenį, o šiandien jau yra įrangos, galinčios žymiai sutaupyti išteklius.Tradiciniai ir alternatyvūs energijos šaltiniai jiems yra puiki alternatyva. Norint įgyvendinti tokias idėjas, reikia kantrybės, sumanių rankų, taip pat tam tikrų įgūdžių ir žinių.

Šildymo sistemos ant kolektorių projektavimas

Visų pirma, mes išsamiai aptarsime akumuliatorių ir kolektorių sandaros ir veikimo skirtumus.

Skydas susideda iš kelių saulės elementų, sujungtų ant rėmo, pagaminto iš nelaidžių energetinių medžiagų.

Fotovoltiniai keitikliai yra gana sudėtingos konstrukcijos, kurios yra savotiškas plokščių sumuštinis, turintis skirtingas charakteristikas ir paskirtį.

Be saulės modulių ir specialių tvirtinimo detalių, sistemą sudaro šie elementai:

• energijos kaupimo baterijos;
• valdiklis, kuris stebės akumuliatoriaus įkrovimo laipsnį;
• inverteris - nuolatinę srovę paversti kintamąja srove.

Kolektoriai yra dviejų tipų: vakuuminiai ir plokšti.

Vakuuminiai kolektoriai susideda iš tuščiavidurių stiklinių vamzdelių, kurių viduje yra mažesnio skersmens vamzdeliai, kuriuose yra energijos absorberis. Prie aušinimo skysčio prijungiami mažesni vamzdžiai. Laisvoje erdvėje tarp jų yra šilumą sulaikantis vakuumas.

Saulės kolektoriaus veikimo principas

Plokštieji kolektoriai susideda iš rėmo ir sustiprinto stiklo su fotoabsorbuojančiu sluoksniu.Absorberio sluoksnis yra prijungtas prie vamzdžių su aušinimo skysčiu.

Abi šios sistemos susideda iš šilumos mainų kontūro ir šilumos akumuliatoriaus (skysčio bako).

Iš rezervuaro vanduo, naudojant siurblį, patenka į šildymo sistemą. Norint išvengti šilumos nuostolių, bakas turi būti gerai izoliuotas.

Tokie įrenginiai turėtų būti įrengti pietiniame stogo šlaite. Pasvirimo kampas turi būti 30-45 laipsnių. Jei namo vieta ar stogo konstrukcija neleidžia ant stogo montuoti saulės baterijų, tuomet jas galite montuoti ant specialių sustiprintų karkasų arba ant stelažų, pritvirtintų prie sienos.

Skirtingu metų laiku išsiskiriančios saulės energijos kiekis labai skiriasi. Jūsų gyvenamosios vietos insoliacijos koeficiento reikšmę galima rasti Saulės aktyvumo žemėlapyje. Žinodami insoliacijos koeficientą, galite apskaičiuoti reikalingų modulių skaičių.

Pavyzdžiui, energijos suvartojate 8 kW/h, insoliacija vidutiniškai 2 kW/h. Saulės baterijų galia - 250 W (0,25 kW). Atlikime skaičiavimus: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 vienetų - tiek plokščių jums reikės.

Biodujų gamyklos

Dujos susidaro perdirbant naminių paukščių ir gyvūnų atliekas. Perdirbtos atliekos naudojamos namų ūkio sklypų dirvožemiui tręšti. Procesas pagrįstas fermentacijos reakcija, kurioje dalyvauja mėšle gyvenančios bakterijos.

Geriausiu biodujų šaltiniu laikomas galvijų mėšlas, nors tinka ir paukščių ar kitų gyvulių atliekos.

Fermentacija vyksta nepasiekus deguonies, todėl patartina naudoti uždaras talpas, kurios dar vadinamos bioreaktoriais.Reakcija suaktyvėja, jei masė periodiškai maišoma, tam naudojami rankų darbai arba įvairūs elektromechaniniai prietaisai.

Taip pat įrenginyje reikės palaikyti nuo 30 iki 50 laipsnių temperatūrą, kad būtų užtikrintas mezofilinių ir termofilinių bakterijų aktyvumas bei dalyvavimas reakcijoje.

Statybinė gamyba

Paprasčiausias biodujų įrenginys – maišoma statinė su dangčiu. Dujos iš statinės per žarną patenka į baką, tam dangtelyje padaroma skylė. Ši konstrukcija tiekia dujas vienam arba dviems dujų degikliams.

Dideliems dujų kiekiams gauti naudojamas antžeminis arba požeminis bunkeris, pagamintas iš gelžbetonio. Patartina visą talpyklą padalinti į keletą skyrių, kad reakcija įvyktų keičiantis laikui.

Talpykla nėra pilnai užpildyta mase, apie 20 procentų, likusi erdvė skirta dujoms kaupti. Prie konteinerio dangtelio prijungiami du vamzdeliai, vienas vedamas į vartotoją, o kitas prie vandens sandariklio - indo, pripildyto vandeniu. Taip užtikrinamas dujų valymas ir džiovinimas, vartotojui tiekiamos aukštos kokybės dujos.

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.

Saulės elektrinės veikimo principas namuose

Saulės elektrinė – tai sistema, susidedanti iš plokščių, keitiklio, akumuliatoriaus ir valdiklio. Saulės baterija spinduliuojamą energiją paverčia elektra (kaip minėta aukščiau). Nuolatinė srovė patenka į valdiklį, kuris paskirsto srovę vartotojams (pavyzdžiui, kompiuteriui ar apšvietimui).Inverteris nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove ir maitina daugumą buitinių elektrinių prietaisų. Baterija kaupia energiją, kurią galima naudoti naktį.

Vaizdo įrašo aprašymas

Geras skaičiavimų pavyzdys, rodantis, kiek plokščių reikia autonominiam maitinimo šaltiniui užtikrinti, žiūrėkite šį vaizdo įrašą:

Kaip saulės energija naudojama šilumai gaminti

Saulės sistemos naudojamos vandens šildymui ir namų šildymui. Jie gali aprūpinti šilumą (savininko pageidavimu) net ir pasibaigus šildymo sezonui, o karštą vandenį aprūpinti namu nemokamai. Paprasčiausias įrenginys – metalinės plokštės, kurios montuojamos ant namo stogo. Juose kaupiama energija ir šiltas vanduo, kuris cirkuliuoja po jais paslėptais vamzdžiais. Visų saulės sistemų veikimas grindžiamas šiuo principu, nepaisant to, kad jos gali struktūriškai skirtis viena nuo kitos.

Saulės kolektoriai susideda iš:

• saugojimo bakas;
• siurblinė;
• valdiklis
• vamzdynai;
• armatūra.

Pagal konstrukcijos tipą skiriami plokštieji ir vakuuminiai kolektoriai. Pirmajame dugnas padengtas šilumą izoliuojančia medžiaga, o skystis cirkuliuoja stikliniais vamzdžiais. Vakuuminiai kolektoriai yra labai efektyvūs, nes šilumos nuostoliai yra minimalūs. Šio tipo kolektorius užtikrina ne tik privataus namo saulės šildymą – jį patogu naudoti karšto vandens sistemoms ir baseinų šildymui.

Saulės kolektoriaus veikimo principas

Populiarūs saulės baterijų gamintojai

Dažniausiai lentynose randama Yingli Green Energy ir Suntech Power Co.HiminSolar plokštės (Kinija) taip pat populiarios. Jų saulės baterijos gamina elektros energiją net lietingu oru.

Saulės baterijų gamybą taip pat pradėjo vietinis gamintojas. Tai atlieka šios įmonės:

• „Hevel LLC“ Novočeboksarske;
• „Telecom-STV“ Zelenograde;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) Maskvoje;
• UAB „Riazanės metalo keramikos įrenginių gamykla“;
• UAB "Termotron-zavod" ir kt.

Visada galite rasti tinkamą variantą už kainą. Pavyzdžiui, Maskvoje namų saulės baterijų kaina svyruoja nuo 21 000 iki 2 000 000 rublių. Kaina priklauso nuo įrenginių konfigūracijos ir galios.

Saulės baterijos ne visada yra plokščios – yra nemažai modelių, kurie sufokusuoja šviesą viename taške

Akumuliatoriaus montavimo žingsniai

1. Plokštėms montuoti parenkama labiausiai apšviesta vieta – dažniausiai tai yra pastatų stogai ir sienos. Kad įrenginys veiktų kuo efektyviau, plokštės montuojamos tam tikru kampu į horizontą. Taip pat atsižvelgiama į teritorijos tamsumo lygį: aplinkinius objektus, kurie gali sukurti šešėlį (pastatai, medžiai ir kt.)
2. Plokštės montuojamos naudojant specialias tvirtinimo sistemas.
3. Tada moduliai prijungiami prie akumuliatoriaus, valdiklio ir keitiklio bei sureguliuojama visa sistema.

Sistemos įrengimui visada parengiamas asmeninis projektas, kuriame atsižvelgiama į visas situacijos ypatybes: kaip bus atliktas montavimas įjungtos saulės baterijos namo stogas, kaina ir sąlygos. Priklausomai nuo darbų pobūdžio ir apimties, visi projektai skaičiuojami individualiai. Užsakovas darbą priima ir jam suteikiama garantija.

Saulės kolektorių montavimą turi atlikti profesionalai ir laikantis saugos priemonių.

Dėl to – saulės technologijų plėtros perspektyvos

Jei Žemėje efektyviausiai saulės kolektoriams veikti trukdo oras, kuris tam tikru mastu išsklaido Saulės spinduliuotę, tai kosmose tokios problemos nėra. Mokslininkai kuria milžiniškų orbitoje skriejančių palydovų su saulės baterijomis, kurios veiks 24 valandas per parą, projektus. Iš jų energija bus perduota į antžeminius priėmimo įrenginius. Tačiau tai yra ateities reikalas, o esamų baterijų pastangos yra nukreiptos į energijos vartojimo efektyvumo didinimą ir įrenginių dydžio mažinimą.

geotermine energija

Neištirti alternatyvių energijos šaltinių tipai slypi Žemės rutulio žarnyne. Žmonija žino natūralių apraiškų stiprumą ir mastą. Vieno ugnikalnio išsiveržimo galia yra nepalyginama su jokia žmogaus sukurta jėgaine.

Deja, žmonės vis dar nežino, kaip šią gigantišką energiją panaudoti geranoriškai, tačiau natūrali Žemės šiluma arba geoterminė energija patraukia mokslininkų dėmesį, nes tai – neišsenkantis išteklius.

Yra žinoma, kad mūsų planeta kasmet išspinduliuoja didžiulį kiekį vidinės šilumos, kurią kompensuoja radioaktyvus izotopų skilimas Žemės rutulio plutoje. Yra dviejų tipų geoterminės energijos šaltiniai.

Požeminiai baseinai

Tai natūralūs baseinai su karštu vandeniu arba garo-vandens mišiniu – hidroterminiais arba garo-terminiais šaltiniais. Iš šių šaltinių ištekliai išgaunami per gręžinius, vėliau energija panaudojama žmonijos reikmėms.

Akmenys

Karštų akmenų šilumą galima panaudoti vandeniui šildyti. Norėdami tai padaryti, jis pumpuojamas į horizontus, kad būtų galima toliau naudoti energijos reikmėms.

Vienas iš šios energijos rūšies trūkumų – silpna koncentracija. Tačiau tokiomis sąlygomis, kai nardant kas 100 metrų temperatūra pakyla 30-40 laipsnių, galima užtikrinti ekonomišką jos panaudojimą.

Šios energijos panaudojimo perspektyviose „geoterminėse zonose“ technologija turi aiškių pranašumų:

• neišsenkamos atsargos;
• ekologinė švara;
• didelių sąnaudų šaltinių plėtrai nebuvimas.

Tolesnė civilizacijos raida neįmanoma be naujų technologijų diegimo energetikos srityje. Šiame kelyje yra sudėtingų užduočių, kurias žmonija dar turi išspręsti.

Nepaisant to, šios krypties plėtra vaidina svarbų vaidmenį, o šiandien jau yra įrangos, galinčios žymiai sutaupyti išteklius.Tradiciniai ir alternatyvūs energijos šaltiniai jiems yra puiki alternatyva. Norint įgyvendinti tokias idėjas, reikia kantrybės, sumanių rankų, taip pat tam tikrų įgūdžių ir žinių.

Alternatyvios energijos rūšys

Priklausomai nuo energijos šaltinio, kuris dėl transformacijos leidžia žmogui gauti kasdieniame gyvenime naudojamą elektros ir šiluminę energiją, alternatyvioji energija skirstoma į kelias rūšis, kurios lemia jos generavimo būdus ir įrenginių tipus, naudojamus. tai.

Saulės energija

Saulės energija pagrįsta saulės energijos konversija, kurios rezultatas yra elektros ir šilumos energija.

Elektros energijos gamyba paremta fiziniais procesais, vykstančiais puslaidininkiuose veikiant saulės šviesai, šiluminės energijos gamyba – skysčių ir dujų savybėmis.

Elektros energijai gaminti baigiamos gaminti saulės elektrinės, kurių pagrindas yra saulės baterijos (panelės), pagamintos iš silicio kristalų.

Šiluminių įrenginių pagrindas yra saulės kolektoriai, kuriuose saulės energija paverčiama šilumine aušinimo skysčio energija.

Tokių įrenginių galia priklauso nuo atskirų įrenginių, kurie yra šilumos ir saulės stočių dalis, skaičiaus ir galios.

Vėjo energija

Vėjo energija pagrįsta oro masių kinetinės energijos pavertimu vartotojų naudojama elektros energija.

Vėjo turbinų pagrindas – vėjo generatorius.Vėjo generatoriai skiriasi techniniais parametrais, gabaritais matmenimis ir konstrukcija: su horizontalia ir vertikalia sukimosi ašimis, skirtingų tipų ir skaičiumi menčių, taip pat jų vieta (sausumos, jūros ir kt.). ).

vandens galia

Hidroenergija pagrįsta vandens masių kinetinės energijos pavertimu elektros energija, kurią žmogus taip pat naudoja savo reikmėms.

Tokio tipo objektai – įvairaus galingumo hidroelektrinės, įrengtos upėse ir kituose vandens telkiniuose. Tokiuose įrenginiuose, veikiamas natūralaus vandens srauto arba sukuriant užtvanką, vanduo veikia turbinos, kuri gamina elektrą, mentes. Hidroturbina yra hidroelektrinių pagrindas.

Kitas būdas gauti elektros energiją konvertuojant vandens energiją yra potvynių energijos naudojimas statant potvynio stotis. Tokių įrenginių veikimas pagrįstas jūros vandens kinetinės energijos panaudojimu jūrose ir vandenynuose vykstančių potvynių ir atoslūgių metu, veikiant saulės sistemos objektams.

Žemės šiluma

Geoterminė energija paremta žemės paviršiaus skleidžiamos šilumos konversija tiek tose vietose, kur išsiskiria geoterminiai vandenys (seismiškai pavojingos zonos), tiek kituose mūsų planetos regionuose.

Geoterminių vandenų naudojimui naudojami specialūs įrenginiai, per kuriuos vidinė žemės šiluma paverčiama šilumine ir elektros energija.

Šilumos siurblio naudojimas leidžia gauti šilumą iš žemės paviršiaus, nepaisant jo vietos. Jo darbai paremti skysčių ir dujų savybėmis bei termodinamikos dėsniais.

biokuro

Biokuro rūšys skiriasi gavimo būdu, agregacijos būsena (skystas, kietas, dujinis) ir naudojimo būdais. Visas biokuro rūšis vienijantis rodiklis – jų gamybos pagrindas – ekologiški produktai, kuriuos apdorojant gaunama elektros ir šiluminė energija.

Kietosios biokuro rūšys yra malkos, kuro briketai arba granulės, dujiniai – biodujos ir biovandenilis, o skystieji – bioetanolis, biometanolis, biobutanolis, dimetilo eteris ir biodyzelinas.

Saulės elektrinių privalumai ir trūkumai

Privalumai:

• Saulės energija yra atsinaujinantis energijos šaltinis. Tuo pačiu metu jis yra viešai prieinamas ir nemokamas.
• Saulės įrenginiai yra gana saugūs naudoti.
• Tokios elektrinės yra visiškai autonomiškos.
• Jie yra ekonomiški ir greitai atsiperka. Pagrindinės išlaidos susidaro tik už būtiną įrangą ir reikalauja minimalių investicijų į ateitį.
• Kitas skiriamasis bruožas yra stabilumas darbe. Tokiose stotyse energijos šuolių praktiškai nėra.
• Jų priežiūra nėra įnoringa ir yra gana paprasta naudoti.
• Be to, SPP įrangai būdingas ilgas veikimo laikotarpis.

Trūkumai:

• Kaip energijos šaltinis, saulės sistema yra labai jautri klimatui, oro sąlygoms ir paros laikui. Tokia elektrinė efektyviai ir produktyviai neveiks nei naktį, nei debesuotą dieną.
• Mažesnis produktyvumas platumose su stipriais sezonais. Jie veiksmingiausi vietovėse, kur saulėtų dienų skaičius per metus yra arčiausiai 100%.
• Labai didelė ir nepasiekiama saulės instaliacijos įrangos kaina.
• Poreikis periodiškai valyti plokštes ir paviršius nuo užteršimo. Priešingu atveju mažiau sugeria radiacijos ir krenta produktyvumas.
• Didelis oro temperatūros padidėjimas elektrinėje.
• Poreikis naudoti reljefą su didžiuliu plotu.
• Kiti sunkumai šalinant gamyklos komponentus, ypač fotoelementus, pasibaigus jų eksploatavimo laikui.

Kaip ir bet kurioje pramonės srityje, saulės energijos apdorojimas ir konversija turi savo stipriąsias ir silpnąsias puses.

Labai svarbu, kad privalumai padengtų trūkumus, tokiu atveju darbas pasiteisins.

Šiandien dauguma šios pramonės šakos pokyčių yra skirti optimizuoti ir pagerinti esamų metodų veikimą ir naudojimą bei kurti naujus, saugesnius ir našesnius.

Saulės sistemos naudojimo tikslingumas

Saulės sistema – kompleksas, skirtas saulės spinduliuotės energijai paversti šilumine energija, kuri vėliau perduodama į šilumokaitį šildymo ar vandens tiekimo sistemos aušinimo skysčiui šildyti.

Saulės šilumos instaliacijos efektyvumas priklauso nuo saulės insoliacijos – energijos kiekio, gaunamo per vieną šviesos dieną 1 kv.m paviršiaus, esančio 90° kampu saulės spindulių krypties atžvilgiu. Rodiklio matavimo vertė yra kWh / kv.m, parametro reikšmė skiriasi priklausomai nuo sezono.

Vidutinis saulės insoliacijos lygis vidutinio žemyninio klimato regione yra 1000-1200 kWh/kv.m (per metus). Saulės kiekis yra lemiamas parametras skaičiuojant saulės sistemos veikimą.

Alternatyvaus energijos šaltinio naudojimas leidžia šildyti namą, gauti karšto vandens be tradicinių energijos sąnaudų – tik saulės spinduliuote

Saulės šildymo sistemos įrengimas yra brangus darbas. Kad kapitalo išlaidos pasiteisintų, būtinas tikslus sistemos skaičiavimas ir montavimo technologijos laikymasis.

Pavyzdys. Vidutinė saulės insoliacijos vertė Tulai vasaros viduryje yra 4,67 kV / kv.m * parą, jei sistemos skydas sumontuotas 50 ° kampu. 5 kv.m ploto saulės kolektoriaus našumas apskaičiuojamas taip: 4,67 * 4 = 18,68 kW šilumos per dieną. Tokio tūrio pakanka pašildyti 500 litrų vandens nuo 17°C iki 45°C temperatūros.

Kaip rodo praktika, naudodamiesi saulės energija, kotedžų savininkai vasarą gali visiškai pereiti nuo elektrinio ar dujinio vandens šildymo prie saulės energijos metodo.

Kalbant apie naujų technologijų diegimo tikslingumą, svarbu atsižvelgti į konkretaus saulės kolektoriaus technines savybes. Vieni pradeda nuo 80W/kv.m saulės energijos, kiti – nuo ​​20W/kv.m.

Net ir esant pietiniam klimatui, kolektorių sistemos naudojimas vien tik šildymui neapsimokės. Jei instaliacija naudojama išskirtinai žiemą, kai trūksta saulės, tada įrangos kaina nebus padengta net 15-20 metų.

Kad saulės kompleksas būtų naudojamas kuo efektyviau, jis turi būti įtrauktas į karšto vandens tiekimo sistemą. Net ir žiemą saulės kolektorius leis „apkarpyti“ energijos sąskaitas už vandens šildymą iki 40-50%.

Specialistų teigimu, buitiniam naudojimui saulės sistema atsiperka maždaug per 5 metus. Padidėjus elektros ir dujų kainoms, sutrumpės komplekso atsipirkimo laikas

Be ekonominės naudos, "šildymas saulės energija" turi papildomų privalumų:

1. Ekologiškumas. Sumažintas anglies dvideginio išmetimas. Per metus 1 kv.m saulės kolektoriaus neleidžia į atmosferą patekti 350-730 kg kasybos.
2. Estetika. Kompaktiškos vonios ar virtuvės erdvę galima sutaupyti nuo didelių gabaritų katilų ar dujinių vandens šildytuvų.
3. Patvarumas. Gamintojai teigia, kad jei bus laikomasi montavimo technologijos, kompleksas tarnaus apie 25-30 metų. Daugelis įmonių suteikia garantiją iki 3 metų.

Argumentai prieš saulės energijos naudojimą: ryškus sezoniškumas, priklausomybė nuo oro ir didelės pradinės investicijos.

Saulės spinduliuotės skaitinės charakteristikos

Yra toks indikatorius kaip saulės konstanta. Jo vertė yra 1367 vatai. Tai energijos kiekis 1 kv.m. Planeta žemė. Tai tik apie 20–25 % mažiau energijos pasiekia žemės paviršių dėl atmosferos. Todėl saulės energijos vertė vienam kvadratiniam metrui, pavyzdžiui, ties pusiauju yra 1020 vatų. O aš atsižvelgiu į dienos ir nakties kaitą, saulės kampo pokytį virš horizonto, šis rodiklis sumažėja apie 3 kartus.

Bet iš kur ši energija? Mokslininkai pirmą kartą pradėjo spręsti šią problemą dar XIX amžiuje, o versijos buvo visiškai skirtingos. Šiandien, atlikus daugybę tyrimų, patikimai žinoma, kad saulės energijos šaltinis yra 4 vandenilio atomų virsmo helio branduoliu reakcija. Dėl šio proceso išsiskiria nemažas energijos kiekis. Pavyzdžiui, energija, išsiskirianti transformuojant 1 gr. vandenilis prilygsta energijai, kuri išsiskiria deginant 15 tonų benzino.

Šilumos siurbliai namų šildymui

Šilumos siurbliai naudoja visus turimus alternatyvius energijos šaltinius. Jie ima šilumą iš vandens, oro, dirvožemio. Mažais kiekiais šios šilumos yra net žiemą, todėl šilumos siurblys ją surenka ir nukreipia namo šildymui.

Šilumos siurbliuose naudojami ir alternatyvūs energijos šaltiniai – žemės, vandens ir oro šiluma

Veikimo principas

Kodėl šilumos siurbliai tokie patrauklūs? Faktas, kad jo siurbimui išleidę 1 kW energijos, blogiausiu atveju gausite 1,5 kW šilumos, o sėkmingiausi įgyvendinimai gali atiduoti iki 4-6 kW.Ir tai niekaip neprieštarauja energijos tvermės dėsniui, nes energija eikvojama ne šilumai gauti, bet ne jai siurbti. Taigi jokių neatitikimų.

Šilumos siurblio alternatyvių energijos šaltinių panaudojimui schema

Šilumos siurbliai turi tris darbo grandines: dvi išorines ir jos vidines, taip pat garintuvą, kompresorių ir kondensatorių. Schema veikia taip:

• Pirminėje grandinėje cirkuliuoja aušinimo skystis, kuris ima šilumą iš žemo potencialo šaltinių. Jį galima nuleisti į vandenį, palaidoti žemėje arba paimti šilumą iš oro. Aukščiausia temperatūra, pasiekiama šioje grandinėje, yra apie 6°C.
• Vidinėje grandinėje cirkuliuoja kaitinimo terpė, kurios virimo temperatūra yra labai žema (paprastai 0°C). Kaitinamas šaltnešis išgaruoja, garai patenka į kompresorių, kur suspaudžiami iki aukšto slėgio. Suspaudimo metu išsiskiria šiluma, šaltnešio garai įkaista iki vidutinės +35°C iki +65°C temperatūros.
• Kondensatoriuje šiluma perduodama aušinimo skysčiui iš trečiojo – šildymo – kontūro. Aušinimo garai kondensuojasi, tada toliau patenka į garintuvą. Ir tada ciklas kartojasi.

Šildymo kontūrą geriausia padaryti šiltų grindų pavidalu. Tam tinkamiausios temperatūros. Radiatorių sistemai reikės per daug sekcijų, o tai negražu ir nepelninga.

Alternatyvūs šiluminės energijos šaltiniai: kur ir kaip gauti šilumos

Tačiau didžiausias sunkumas yra pirmosios išorinės grandinės įrenginys, kuris surenka šilumą. Kadangi šaltiniai yra mažo potencialo (apačioje mažai šilumos), reikia didelių plotų, kad būtų galima surinkti pakankamą kiekį. Yra keturių tipų kontūrai:

• Žiedai, pakloti vandens vamzdžiuose su aušinimo skysčiu.Vandens telkinys gali būti bet kas – upė, tvenkinys, ežeras. Pagrindinė sąlyga yra tai, kad jis neturėtų užšalti net ir esant didžiausioms šalnoms. Šilumą iš upės siurbiantys siurbliai veikia efektyviau, stovinčiame vandenyje perduodama daug mažiau šilumos. Tokį šilumos šaltinį įgyvendinti lengviausia – mesti vamzdžius, pririšti krovinį. Yra tik didelė atsitiktinės žalos tikimybė.

• Terminiai laukai su vamzdžiais, palaidotais žemiau užšalimo gylio. Šiuo atveju yra tik vienas trūkumas – didelės žemės darbų apimtys. Turime pašalinti dirvą dideliame plote ir net iki kieto gylio.

• Geoterminės temperatūros naudojimas. Išgręžiama nemažai didelio gylio gręžinių, į juos nuleidžiamos aušinimo skysčio kontūrai. Šio varianto pranašumai yra tai, kad jis užima mažai vietos, tačiau ne visur įmanoma gręžti į didelį gylį, o gręžimo paslaugos kainuoja daug. Tačiau gręžimo įrenginį galite pasigaminti ir patys, tačiau darbas vis tiek nėra lengvas.

• Šilumos ištraukimas iš oro. Taip veikia kondicionieriai su šildymo galimybe – jie ima šilumą iš „užbortinio“ oro. Net esant minusinei temperatūrai, tokie įrenginiai veikia, nors ir nelabai „giliu“ minusu - iki -15 ° C. Kad darbas būtų intensyvesnis, galima panaudoti ventiliacijos šachtų šilumą. Įmeskite ten keletą stropų su aušinimo skysčiu ir iš ten pumpuokite šilumą.

Pagrindinis šilumos siurblių trūkumas yra aukšta paties siurblio kaina, o šilumos surinkimo laukų įrengimas nėra pigus. Tokiu atveju galite sutaupyti pinigų pasigamindami siurblį patys ir taip pat savo rankomis klodami kontūrus, tačiau suma vis tiek išliks nemaža. Privalumas – šildymas bus nebrangus, o sistema veiks ilgai.

Rūšys

Šiandien vis didesnį populiarumą įgauna įvairių tipų saulės baterijos. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad visi saulės moduliai yra vienodi: daugybė atskirų mažų saulės elementų yra tarpusavyje sujungti ir padengti skaidria plėvele. Tačiau iš tikrųjų visi moduliai skiriasi galia, dizainu ir dydžiu. Ir šiuo metu gamintojai saulės sistemas suskirstė į du pagrindinius tipus: silicinį ir plėvelinį.

Buitinėms reikmėms montuojamos saulės baterijos su silicio fotoelementais. Jie yra populiariausi rinkoje. Iš kurių taip pat galima išskirti tris tipus - tai yra polikristaliniai, vienakristaliniai, jie jau buvo išsamiau aprašyti straipsnyje, ir amorfiniai, apie kuriuos mes kalbėsime išsamiau.

Amorfiniai - taip pat gaminami silicio pagrindu, tačiau, be to, jie taip pat turi lanksčią elastingą struktūrą. Bet jie gaminami ne iš silicio kristalų, o iš silano – dar vienas silicio vandenilio pavadinimas. Iš amorfinių modulių savybių galima pastebėti puikų efektyvumą net debesuotame ore ir galimybę pakartoti bet kokį paviršių. Tačiau efektyvumas gerokai mažesnis – tik 5 proc.

Antrojo tipo saulės baterijos – plėvelė, gaminamos kelių medžiagų pagrindu.

• Kadmis – tokios plokštės buvo sukurtos dar praėjusio amžiaus 70-aisiais ir naudojamos kosmose. Tačiau šiandien kadmis taip pat naudojamas pramoninių ir buitinių saulės elektrinių gamyboje.
• Moduliai, pagrįsti puslaidininkiniais CIGS - sukurti iš vario selenido, indžio ir yra plėvelės plokštės. Indis taip pat plačiai naudojamas skystųjų kristalų monitorių gamyboje.
• Polimeras – taip pat naudojamas saulės plėvelės modulių gamyboje. Vienos plokštės storis apie 100 nm, tačiau efektyvumas išlieka 5 proc. Tačiau iš pliusų galima pastebėti, kad tokios sistemos turi prieinamą kainą ir neišskiria kenksmingų medžiagų į atmosferą.

Tačiau ir šiandien rinkoje yra mažiau didelių gabaritų nešiojamų modelių. Jie specialiai sukurti naudoti lauko veiklos metu. Dažnai tokios saulės baterijos naudojamos nešiojamiems prietaisams: mažiems dalykėliams, mobiliesiems telefonams, fotoaparatams ir vaizdo kameroms įkrauti.

Nešiojami moduliai skirstomi į keturis tipus.

• Mažos galios – minimalus įkrovimas, kurio pakanka mobiliajam telefonui įkrauti.
• Lankstus - gali būti sulankstytas į ritinį ir turi nedidelį svorį, dėl to ir dėl didelio populiarumo tarp turistų ir keliautojų.
• Tvirtinama ant pagrindo - jie turi daug didesnį svorį, apie 7-10 kg, ir atitinkamai suteikia daugiau energijos. Tokie moduliai yra specialiai sukurti naudoti tolimose kelionėse automobiliu, taip pat gali būti naudojami dalinai autonomiškai tiekti energiją kaimo namams.
• Universalus – nepamainomas žygiuose, įrenginys turi kelis adapterius, skirtus vienu metu krauti įvairius įrenginius, svoris gali siekti 1,5 kg.

Ar tinka įprastam namui

• Buitiniam naudojimui saulės energija yra perspektyvi energijos rūšis.
• Kaip elektros energijos šaltinis gyvenamiesiems pastatams naudojamos saulės elektrinės, kurias gamina pramonės įmonės Rusijoje ir užsienyje. Įrenginiams išduodama įvairaus galingumo ir pilna komplektacija.
• Šilumos siurblio panaudojimas – aprūpins gyvenamąjį namą karštu vandeniu, pašildys vandenį baseine, pašildys aušinimo skystį šildymo sistemoje arba orą patalpų viduje.
• Saulės kolektoriai – gali būti naudojami namų šildymo ir karšto vandens sistemose. Veiksmingesni, šiuo atveju, vakuuminiai vamzdiniai kolektoriai.