Alternativ energi til hjemmet: en oversigt over ikke-standardiserede energikilder

Introduktion

Hele den moderne verdensøkonomi afhænger af den rigdom, der er akkumuleret i dinosaurernes tid: olie, gas, kul og andre fossile brændstoffer. De fleste af aktiviteterne i vores liv, lige fra at køre i metroen til at opvarme elkedlen i køkkenet, kræver i sidste ende afbrændingen af ​​denne forhistoriske arv. Hovedproblemet er, at disse let tilgængelige energiressourcer ikke er vedvarende. Før eller siden vil menneskeheden pumpe al olien ud fra jordens indre, brænde al gassen og grave alt kullet ud. Hvad skal vi så bruge til at varme tekander op?

Vi bør heller ikke glemme den negative miljøpåvirkning af brændstofforbrænding. En stigning i indholdet af drivhusgasser i atmosfæren fører til en stigning i den gennemsnitlige temperatur på hele planeten. Produkterne fra brændstofforbrænding forurener luften. Beboere i store byer føler dette særligt godt.

Vi tænker alle på fremtiden, selvom denne fremtid ikke kommer med os. Det globale samfund har længe erkendt fossile brændstoffers begrænsninger.Og den negative indvirkning af deres brug på miljøet. Førende stater implementerer allerede programmer for en gradvis overgang til miljøvenlige og vedvarende energikilder.

Over hele verden leder menneskeheden efter og introducerer gradvist erstatninger for fossile brændstoffer. I lang tid har sol-, vind-, tidevands-, geotermiske og vandkraftværker været i drift over hele verden. Det ser ud til, at lige nu, hvad forhindrer os i at sørge for alle menneskehedens behov med deres hjælp?

Faktisk har alternativ energi mange problemer. For eksempel problemet med den geografiske fordeling af energiressourcer. Vindmølleparker bygges kun i områder, hvor stærke vinde ofte blæser, solenergi - hvor der er et minimum antal overskyede dage, vandkraftværker - på store floder. Olie fås selvfølgelig heller ikke alle steder, men det er nemmere at levere det.

Det andet problem med alternativ energi er ustabilitet. Ved vindmølleparker afhænger produktionen af ​​vinden, som konstant ændrer hastighed eller stopper helt. Solenergianlæg fungerer ikke godt i overskyet vejr og fungerer slet ikke om natten.

Hverken vinden eller solen tager hensyn til energiforbrugernes behov. Samtidig er energiproduktionen fra et termisk eller atomkraftværk konstant og let reguleret. Løsningen på dette problem kan kun være opførelsen af ​​enorme energilagringsanlæg for at skabe en reserve i tilfælde af lav produktion. Dette øger imidlertid omkostningerne for hele systemet betydeligt.

På grund af disse og mange andre vanskeligheder bremses udviklingen af ​​alternativ energi i verden. Afbrænding af fossile brændstoffer er stadig nemmere og billigere.

Men hvis alternative energikilder i den globale økonomis skala ikke giver meget fordel, så kan de inden for rammerne af et individuelt hus være meget attraktive.I forvejen mærker mange den konstante stigning i taksterne for el, varme og gas. Hvert år kommer energiselskaberne dybere ned i lommen på almindelige mennesker.

Eksperter fra den internationale venturefond I2BF præsenterede det første overblik over markedet for vedvarende energi. Ifølge deres prognoser vil alternative energiteknologier om 5-10 år blive mere konkurrencedygtige og blive udbredt. Allerede nu er forskellen i omkostningerne ved alternativ og konventionel energi hurtigt mindsket.

Energiomkostninger refererer til den pris, som en alternativ energiproducent ønsker at modtage for at kompensere for sine anlægsudgifter i løbet af projektets levetid og give et afkast på 10 % af den investerede kapital. Denne pris vil også inkludere omkostningerne til gældsfinansiering, da de fleste er stærkt gearede.

Den givne graf illustrerer vurderingen af ​​forskellige typer af alternativ og traditionel energi i 2. kvartal 2011 (fig. 1).

Ifølge ovenstående tal har geotermisk energi, såvel som energi genereret ved afbrænding af affald og lossepladsgas, de laveste omkostninger af alle typer alternativ energi. Faktisk kan de allerede direkte konkurrere med traditionel energi, men den begrænsende faktor for dem er det begrænsede antal steder, hvor disse projekter kan gennemføres.

For dem, der ønsker at opnå uafhængighed af kraftingeniørers luner, som ønsker at bidrage til udviklingen af ​​alternativ energi, som blot vil spare lidt på energien, er denne bog skrevet.

Fra bog V. Germanovich, A. Turilin "Alternative energikilder.Praktiske designs til brug af vind, sol, vand, jord, biomasseenergi.

Fortsæt med at læse her

Udvikling af utraditionelle kilder

Ikke-traditionelle energikilder omfatter:

• solens energi;
• Vindenergi;
• geotermisk;
• energi af hav tidevand og bølger;
• biomasse;
• miljøets energi med lavt potentiale.

Deres udvikling synes mulig på grund af den allestedsnærværende udbredelse af de fleste arter; man kan også bemærke deres miljøvenlighed og fraværet af driftsomkostninger for brændstofkomponenten.

Der er dog nogle negative egenskaber, der forhindrer deres anvendelse i industriel skala. Dette er en lille fluxtæthed, som tvinger brugen af ​​"opsnappede" installationer af et stort område, samt variabilitet over tid.

Alt dette fører til, at sådanne enheder har et højt materialeforbrug, hvilket betyder, at kapitalinvesteringerne også stiger. Nå, processen med at opnå energi på grund af et eller andet element af tilfældighed forbundet med vejrforhold forårsager en masse problemer.

Det andet vigtigste problem er "opbevaringen" af dette energiråmateriale, da de eksisterende teknologier til lagring af elektricitet ikke tillader dette at blive gjort i store mængder. Men under hjemlige forhold bliver alternative energikilder til hjemmet stadig mere populære, så lad os stifte bekendtskab med de vigtigste kraftværker, der kan installeres i privat eje.

Er alt så glat?

Det ser ud til, at en sådan teknologi til strømforsyning til et privat hus længe skulle have været tvunget ud af markedet af traditionelle centraliserede metoder til at levere energi.Hvorfor sker det ikke? Der er flere argumenter, der vidner ikke til fordel for alternativ energi. Men deres betydning bestemmes på individuel basis - for nogle ejere af landhuse er nogle mangler relevante, og andre er slet ikke af interesse.

For store landhuse kan den ikke alt for høje effektivitet af alternative energiinstallationer blive et problem. Naturligvis kan lokale solcelleanlæg, varmepumper eller geotermiske installationer ikke sammenlignes med produktiviteten på selv de ældste vandkraftværker, termiske kraftværker og endnu mere atomkraftværker, men denne ulempe minimeres dog ofte ved at installere to eller endda tre systemer, der bruger mere strøm. Konsekvensen af ​​dette kan være et andet problem - for deres installation vil der kræves et større areal, som ikke er muligt at allokere i alle husprojekter.

For at sikre uafbrudt forsyning af antallet af husholdningsapparater og varmesystemet, der er kendt for et moderne hjem, kræves der meget strøm. Derfor bør projektet sørge for sådanne kilder, der kan producere sådan strøm. Og det kræver en solid investering – jo kraftigere udstyret er, jo dyrere er det.

Derudover garanterer kilden i nogle tilfælde (f.eks. ved brug af vindenergi) ikke konstant energiproduktion. Derfor er det nødvendigt at udstyre al kommunikation med lagerenheder. Normalt installeres batterier og samlere til dette formål, hvilket medfører alle de samme ekstra omkostninger og behovet for at allokere flere kvadratmeter i huset.

Energi fra vinden

Vores forfædre har længe lært at bruge vindenergi til deres behov. Siden da har designet i princippet ikke ændret sig meget.Kun møllestenen blev erstattet af et generatordrev, der omdanner de roterende vingers energi til elektricitet.

For at lave en generator skal du bruge følgende dele:

• generator. Nogle bruger motoren fra vaskemaskinen, omdanner rotoren lidt;
• multiplikator;
• batteri og dets laderegulator;
• spændingstransformer.

vindgenerator

Der er mange ordninger for hjemmelavede vindmøller. Alle er gennemført efter samme princip.

1. Rammen er ved at blive samlet.
2. Drejet er monteret. Bagved er der monteret knive og en generator.
3. Monter en sideskovl med en fjederkobling.
4. Generatoren med en propel er fastgjort til rammen, derefter monteres den på rammen.
5. Tilslut og tilslut den drejelige samling.
6. Installer den nuværende opsamler. Tilslut den til en generator. Ledningerne fører til batteriet.

Råd. Antallet af blade vil afhænge af propellens diameter, samt mængden af ​​genereret elektricitet.

De vigtigste typer af alternative energikilder

For nylig er mange ikke-traditionelle muligheder for at opnå energi praktisk taget blevet prøvet. Statistikker siger, at vi stadig taler om tusindedele af en procent af den potentielle brug.

Typiske vanskeligheder, som udviklingen af ​​alternative energikilder uundgåeligt møder på sin vej, er fuldstændige huller i lovene i de fleste lande vedrørende udnyttelse af naturressourcer som statens ejendom. Problemet med den uundgåelige beskatning af alternativ energi er tæt forbundet med manglen på juridisk uddybning.

Overvej de mest udbredte 10 alternative energikilder.

Vind

Vindenergi har altid været brugt af mennesker. Udviklingsniveauet for moderne teknologier giver os mulighed for at gøre det næsten uafbrudt.

Samtidig genereres elektricitet ved hjælp af vindmøller, der ligner møller, specielle enheder. En vindmølles propel kommunikerer vindens kinetiske energi til en generator, der producerer strøm ved hjælp af roterende vinger.

Sådanne vindmølleparker er især almindelige i Kina, Indien, USA og vesteuropæiske lande. Den utvivlsomt førende på dette område er Danmark, som i øvrigt er pioner inden for vindenergi: De første installationer dukkede op her i slutningen af ​​1800-tallet. Danmark lukker på denne måde op til 25 % af det samlede elbehov.

I slutningen af ​​det 20. århundrede var Kina kun i stand til at levere elektricitet til bjergrige og ørkenområder ved hjælp af vindmøller.

Brugen af ​​vindenergi er måske den mest avancerede måde at producere energi på. Dette er en ideel syntesemulighed, der kombinerer alternativ energi og økologi. Mange udviklede lande i verden øger konstant andelen af ​​elektricitet produceret på denne måde i deres samlede energibalance.

Sol

Forsøg på at bruge solstråling til at generere energi har også været gjort i lang tid, i øjeblikket er det en af ​​de mest lovende måder at udvikle alternativ energi på. Netop det faktum, at solen på mange breddegrader af planeten skinner hele året rundt og overfører titusindvis af gange mere energi til Jorden, end der forbruges af hele menneskeheden på et år, inspirerer til aktiv brug af solstationer.

De fleste af de største stationer er placeret i USA, i alt distribueres solenergi i næsten hundrede lande. Der tages udgangspunkt i fotoceller (omformere af solstråling), som kombineres til storskala solpaneler.

Jordens varme

Varmen fra jordens dybder omdannes til energi og bruges til menneskelige behov i mange lande i verden. Termisk energi er meget effektiv i områder med vulkansk aktivitet, steder hvor der er mange gejsere.

De førende på dette område er Island (landets hovedstad, Reykjavik, er fuldt forsynet med geotermisk energi), Filippinerne (andel af den samlede balance er 20%), Mexico (4%) og USA (1%).

Begrænsningen i brugen af ​​denne type kilder skyldes, at det er umuligt at transportere geotermisk energi over afstande (en typisk lokal energikilde).

I Rusland er der stadig en sådan station (kapacitet - 11 MW) i Kamchatka. En ny station er under opførelse samme sted (kapacitet - 200 MW).

De ti mest lovende energikilder i den nærmeste fremtid omfatter:

• solcellestationer baseret i rummet (den største ulempe ved projektet er de enorme økonomiske omkostninger);
• muskelstyrke af en person (efterspørgsel, først og fremmest - mikroelektronik);
• energipotentialet for ebbe og flod (ulempen er de høje byggeomkostninger, gigantiske strømudsving pr. dag);
• brændstof (brint) containere (behovet for at bygge nye tankstationer, de høje omkostninger ved biler, der vil tanke dem);
• hurtige atomreaktorer (brændselsstave nedsænket i flydende Na) - teknologien er yderst lovende (mulighed for genbrug af brugt affald);
• biobrændstof - allerede i vid udstrækning brugt af udviklingslande (Indien, Kina), fordele - fornybarhed, miljøvenlighed, ulempe - brug af ressourcer, jord beregnet til produktion af afgrøder, husdyrvandring (stigende i pris, mangel på mad);
• atmosfærisk elektricitet (akkumulering af lynets energipotentiale), den største ulempe er mobiliteten af ​​atmosfæriske fronter, hastigheden af ​​udladninger (kompleksiteten af ​​akkumulering).

Brug af vind- og solenergi

Vindmøller i varmeanlæg

Kinetisk vindenergi bruges normalt til at drive bygninger, men kraftige modeller under forhold tæt på ideelle kan give i det mindste delvis opvarmning.

Hvis du ikke tager de oprindelige omkostninger i betragtning, koster den resulterende elektricitet intet for forbrugeren.

Det er meget vigtigt, at der ikke er behov for hjælperessourcer til driften af ​​vindgeneratoren, de fungerer selvstændigt hele tiden. Disse installationer som hjælpeenergikilder er med succes integreret i systemer, hvor andre typer varmeanordninger er de vigtigste. Disse enheder, som hjælpeenergikilder, er med succes integreret i systemer, hvor andre typer varmeanordninger er de vigtigste.

Disse installationer som hjælpeenergikilder er med succes integreret i systemer, hvor andre typer varmeanordninger er de vigtigste.

Der er mange typer af vindmølledesign, men de er normalt opdelt i to brede kategorier:

1. Vandrette vindmøller med blade af propeltype. Disse enheder er mere produktive (vindenergiudnyttelsesgrad op til 52%), derfor er de mere egnede til varmebehov, men de har en række drifts- og forbrugerrestriktioner.
2. Vindgeneratorer med en lodret rotationsakse. Disse turbiner har relativt lav effekt (KIEV mindre end 40%), men de kræver ikke orientering til vinden, de kan bruge ikke kun laminære, men også turbulente strømme, de begynder at generere strøm selv ved lave hastigheder.De er nemmere at vedligeholde, fordi generatoren er tæt på jorden og ikke på en mast i en gondol.

Her er nogle ulemper ved at bruge vindmøller til opvarmning:

• Høje kapitalomkostninger. Mere end 70 procent af midlerne bruges på hjælpeelementer: batterier, inverter, kontrolautomatisering, installationsstrukturer. Investeringer betaler sig først efter flere årtier.
• Lav effektivitet - lav effekt. Derudover går en del af energien tabt i processen med at omdanne elektricitet til varme.
• Terrænet kræver tilstedeværelsen af ​​konstant vind med høj hastighed. Energi er ustabil, meget afhængig af vejr og årstid, kræver regelmæssig overvågning og akkumulering.
• Udstyret fylder meget.
• Vindmøller genererer meget støj under drift.

Solcelleanlæg udfører direkte opvarmning af kølevæsken eller konverterer energi ved fotovoltaisk metode. I den første mulighed opvarmer solens stråler vand / frostvæske (i nogle modeller - luft), som transporteres til lokalerne og afgiver varme gennem radiatorer. I det andet tilfælde omdannes lysfotoner til elektrisk energi, der føder konventionelle varmeanordninger drevet af elektricitet (kedler, varmeapparater, opvarmede gulve).

Derfor er der to typer enheder:

• Solfangere. Systemet består af et kredsløb til cirkulation af kølevæsken, en akkumuleringstank og selve opsamleren. Afhængigt af designet skelnes kollektorer: flad, vakuum og luft (luft bruges som kølemiddel).
• Solpaneler. Installationen består af paneler med fotoceller, regulatorer og en inverter.Batteriet genererer en jævnstrøm på 24 eller 12 volt, som opsamles i batterier og, efter at være blevet omdannet af en inverter til vekselstrøm (220 V), tilføres stikkontakterne.

Der er flere ulemper ved solcelleanlæg. Først og fremmest afhængigheden af ​​meteorologiske faktorer og cyklicitet (sæsonbestemt og dagligt). Batterier har lav effektivitet for at give en stor mængde stabil energi, de skal optage et stort område og være udstyret med dyre genopladelige batterier, som ofte skal skiftes. Ulempen ved samlere er deres afhængighed af elektricitet (til drift af en pumpe eller ventilator), eller for eksempel faren for frysning af kølevæsken.

Alternativ energi på globalt plan

Statistikken over brugen af ​​AES i verden giver tilsyneladende grund til optimisme. I EU oversteg mængden af ​​elektricitet fra vedvarende kilder i 2017 den, der blev modtaget fra kulfyrede værker. I 2018 steg deres andel i forhold til andre "beskidte" ressourcer fra 30 % til 32,3 %.

I 2018 nåede deres globale kapacitet for første gang i 40 års drift af sol- og vindkraftværker 1 terawatt (1000 GW), ifølge en rapport fra juli. 90 % af kapaciteterne dukkede kun op i de sidste 10 år.

Der er tre hovedproblemer med AIE:

1. De fremmer deres brug af politik, og slutforbrugeren betaler for "grøn" energi af egen lomme. Indirekte afgifter på indførelse af vedvarende energikilder udgør en væsentlig del af taksten. Kritikere har gentagne gange sagt, at stimulustakstsubsidierne er for høje, og at omkostningerne før eller siden vil forårsage en negativ reaktion fra forbrugerne.

1. Sådanne ressourcer kan kun kaldes sikre på baggrund af traditionelle kilder til elproduktion. Det viste sig, at vindmøller er i stand til at udrydde insekter.Produktionen af ​​næsten alle sådanne installationer er skadelig for miljøet. Solpaneler er især "snavsede" på grund af emissioner fra solsiliciumproduktion.

1. På trods af at andelen af ​​vedvarende energikilder i den globale energi-"kage" vokser, kan de stadig ikke konkurrere med traditionelle kilder. Det er urentabelt at bruge dem, udstyret kræver store kapitaludgifter med et uforlignelig lille afkast, og derfor falder efterspørgslen efter RES straks med en reduktion i statsstøtten. Selv den autoritative tyske publikation Die Welt indrømmede, at "vindmøllebranchen er i en dyb knockout."

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video om at kombinere alternative kilder til at generere elektricitet i et lille landsted:

En video om at lave en vindgenerator med dine egne hænder hjælper dig med nemt at forstå enhedens principper:

En kort video om brug af varmepumpe:

Videoklip om at få biogas:

Det er ganske muligt at nægte traditionelle varmekilder. For at gøre dette skal du omhyggeligt vælge et alternativ eller kombinere flere, baseret på områdets karakteristika, arealet af dit landsted og lokalområdet.

Solens, jordens, vindens kraft, bortskaffelsen af ​​husholdningsaffald af plante- og animalsk oprindelse er ganske i stand til at blive en værdig erstatning for gas, kul, brænde og betalt elektricitet.

Bruger du en af ​​de alternative energikilder til hjemmebrug? Del, hvor meget det kostede dig at samle enheden, og hvor hurtigt det betalte sig.

Eller måske har en af ​​dine venner udstyret sit landsted på vedvarende energikilder? Bruger du et solcelleanlæg eller en varmepumpe som selvstændig kilde til varme, varmt vand og el?