Energia alternativa per a la llar: una visió general de les fonts d'energia no estàndard

Introducció

Tota l'economia mundial moderna depèn de la riquesa acumulada en l'època dels dinosaures: petroli, gas, carbó i altres combustibles fòssils. La majoria de les activitats de les nostres vides, des d'anar en metro fins a escalfar la tetera a la cuina, requereixen, en definitiva, la crema d'aquest llegat prehistòric. El principal problema és que aquests recursos energètics fàcilment disponibles no són renovables. Tard o d'hora, la humanitat bombejarà tot el petroli de les entranyes de la terra, cremarà tot el gas i s'excavarà tot el carbó. Què farem servir per escalfar teteres llavors?

Tampoc hem d'oblidar-nos de l'impacte ambiental negatiu de la combustió de combustible. Un augment del contingut de gasos d'efecte hivernacle a l'atmosfera comporta un augment de la temperatura mitjana a tot el planeta. Els productes de la combustió del combustible contaminen l'aire. Els residents de les grans ciutats ho senten especialment bé.

Tots pensem en el futur, encara que aquest futur no vingui amb nosaltres. La comunitat mundial ha reconegut des de fa temps les limitacions dels combustibles fòssils.I l'impacte negatiu del seu ús en el medi ambient. Els estats líders ja estan implementant programes per a una transició gradual cap a fonts d'energia renovables i respectuoses amb el medi ambient.

A tot el món, la humanitat està buscant i introduint progressivament substitucions per als combustibles fòssils. Les centrals solars, eòliques, mareomotrius, geotèrmiques i hidroelèctriques funcionen arreu del món des de fa molt de temps. Sembla que ara mateix què ens impedeix satisfer totes les necessitats de la humanitat amb la seva ajuda?

De fet, les energies alternatives tenen molts problemes. Per exemple, el problema de la distribució geogràfica dels recursos energètics. Els parcs eòlics es construeixen només en zones on sovint bufen vents forts, solars -on hi ha un nombre mínim de dies ennuvolats, centrals hidroelèctriques- als grans rius. El petroli, per descomptat, tampoc està disponible a tot arreu, però és més fàcil lliurar-lo.

El segon problema de les energies alternatives és la inestabilitat. Als parcs eòlics, la generació depèn del vent, que canvia constantment de velocitat o fins i tot s'atura del tot. Les centrals d'energia solar no funcionen bé en temps ennuvolat i no funcionen gens a la nit.

Ni el vent ni el sol tenen en compte les necessitats dels consumidors d'energia. Al mateix temps, la producció d'energia d'una central tèrmica o nuclear és constant i fàcilment regulable. La solució a aquest problema només pot ser la construcció d'enormes instal·lacions d'emmagatzematge d'energia per crear una reserva en cas de baixa producció. Tanmateix, això augmenta molt el cost de tot el sistema.

A causa d'aquestes i moltes altres dificultats, el desenvolupament de les energies alternatives al món s'està alentint. Cremar combustibles fòssils encara és més fàcil i més barat.

Tanmateix, si a l'escala de l'economia global les fonts d'energia alternatives no proporcionen grans beneficis, aleshores en el marc d'una casa individual poden ser molt atractives.Molts ja senten l'augment constant de les tarifes d'electricitat, calor i gas. Cada any, les empreses energètiques s'enfonsen més a la butxaca de la gent normal.

Experts del fons de risc internacional I2BF van presentar la primera visió general del mercat de les energies renovables. Segons les seves previsions, d'aquí a 5-10 anys, les tecnologies energètiques alternatives seran més competitives i es generalitzaran. Ja, la bretxa en el cost de l'energia alternativa i convencional s'està reduint ràpidament.

El cost de l'energia es refereix al preu que un productor d'energia alternativa vol rebre per compensar les seves despeses de capital durant la vida del projecte i proporcionar un retorn del 10% del capital invertit. Aquest preu també inclourà el cost del finançament del deute, ja que la majoria estan molt apalanquejats.

El gràfic presentat il·lustra la valoració de diferents tipus d'energies alternatives i tradicionals durant el II trimestre de 2011 (Fig. 1).

Segons les xifres anteriors, l'energia geotèrmica, així com l'energia generada per la crema d'escombraries i gasos d'abocador, té el cost més baix de tot tipus d'energia alternativa. De fet, ja poden competir directament amb l'energia tradicional, però el factor limitant per a ells és el nombre limitat de llocs on es poden implementar aquests projectes.

Per a aquells que volen independitzar-se dels capritxos dels enginyers elèctrics, que volen contribuir al desenvolupament d'energies alternatives, que només volen estalviar una mica d'energia, aquest llibre està escrit.

Del llibre V. Germanovich, A. Turilin “Fonts d'energia alternatives.Dissenys pràctics per a l'aprofitament de l'energia del vent, sol, aigua, terra, biomassa.

Continua llegint aquí

Desenvolupament de fonts no tradicionals

Les fonts d'energia no tradicionals inclouen:

• energia del sol;
• energia eòlica;
• geotèrmica;
• energia de les marees i les ones marines;
• biomassa;
• energia de baix potencial de l'entorn.

El seu desenvolupament sembla possible a causa de la distribució omnipresent de la majoria d'espècies; també es pot notar la seva compatibilitat amb el medi ambient i l'absència de costos operatius del component de combustible.

Tanmateix, hi ha algunes qualitats negatives que impedeixen el seu ús a escala industrial. Es tracta d'una densitat de flux petita, que obliga a utilitzar instal·lacions "interceptadores" d'una gran àrea, així com la variabilitat en el temps.

Tot això fa que aquests dispositius tinguin un alt consum de material, la qual cosa fa que també augmenten les inversions de capital. Bé, el procés d'obtenció d'energia a causa d'algun element d'aleatorietat associat a les condicions meteorològiques provoca molts problemes.

L'altre problema més important és l'"emmagatzematge" d'aquesta matèria primera energètica, ja que les tecnologies existents d'emmagatzematge d'electricitat no permeten fer-ho en grans quantitats. No obstant això, en condicions domèstiques, les fonts d'energia alternatives per a la llar són cada cop més populars, així que anem a familiaritzar-nos amb les principals centrals elèctriques que es poden instal·lar en propietat privada.

És tot tan suau?

Sembla que aquesta tecnologia per al subministrament d'energia d'una casa privada hauria d'haver estat forçada fora del mercat durant molt de temps pels mètodes centralitzats tradicionals de subministrament d'energia.Per què no passa això? Hi ha diversos arguments que testifiquen no a favor de les energies alternatives. Però la seva importància es determina de manera individual: per a alguns propietaris de cases de camp, algunes deficiències són rellevants i d'altres no els interessen gens.

Per a les cases rurals grans, l'eficiència no massa alta de les instal·lacions d'energia alternativa pot esdevenir un problema. Naturalment, els sistemes solars locals, les bombes de calor o les instal·lacions geotèrmiques no es poden comparar amb la productivitat ni tan sols de les centrals hidroelèctriques més antigues, les centrals tèrmiques i encara més les centrals nuclears, però aquest inconvenient sovint es minimitza instal·lant-ne dues o fins i tot tres. sistemes, utilitzant més potència. La conseqüència d'això pot ser un altre problema: per a la seva instal·lació, es necessitarà una àrea més gran, que no és possible assignar a tots els projectes de la casa.

Per garantir el subministrament ininterromput del nombre d'electrodomèstics i el sistema de calefacció familiar d'una casa moderna, es requereix molta potència. Per tant, el projecte hauria de preveure aquestes fonts que puguin produir aquesta energia. I això requereix una inversió sòlida: com més potent sigui l'equip, més car és.

A més, en alguns casos (per exemple, quan s'utilitza energia eòlica), la font pot no garantir la constància de la producció d'energia. Per tant, cal equipar tota la comunicació amb dispositius d'emmagatzematge. Normalment, s'instal·len bateries i col·lectors amb aquesta finalitat, la qual cosa comporta tots els mateixos costos addicionals i la necessitat de destinar més metres quadrats a la casa.

Energia del vent

Els nostres avantpassats han après des de fa temps a utilitzar l'energia eòlica per a les seves necessitats. En principi, des de llavors el disseny no ha canviat gaire.Només la pedra de molí va ser substituïda per un accionament del generador que converteix l'energia de les fulles giratòries en electricitat.

Per fer un generador, necessitareu les peces següents:

• generador. Alguns utilitzen el motor de la rentadora, transformant lleugerament el rotor;
• multiplicador;
• bateria i el seu controlador de càrrega;
• transformador de tensió.

generador eòlic

Hi ha molts esquemes d'aerogeneradors casolans. Tots ells es completen amb el mateix principi.

1. S'està muntant el marc.
2. El giratori està instal·lat. Les fulles i un generador estan muntats darrere d'ell.
3. Munteu una pala lateral amb un acoblador de molla.
4. El generador amb hèlix s'adjunta al marc i després es munta al marc.
5. Connecteu i connecteu-vos al conjunt giratori.
6. Instal·leu el col·lector de corrent. Connecteu-lo a un generador. Els cables porten a la bateria.

Consell. El nombre de pales dependrà del diàmetre de l'hèlix, així com de la quantitat d'electricitat generada.

Els principals tipus de fonts d'energia alternatives

Recentment, s'han provat pràcticament moltes opcions no tradicionals per obtenir energia. Les estadístiques diuen que encara estem parlant de mil·lèsimes per cent de l'ús potencial.

Les dificultats típiques a les quals s'enfronta inevitablement el desenvolupament de les fonts d'energia alternatives en el seu camí són les llacunes completes en les lleis de la majoria de països pel que fa a l'explotació dels recursos naturals com a propietat de l'estat. El problema de l'inevitable tributació de les energies alternatives està molt relacionat amb la manca d'elaboració legal.

Considereu les 10 fonts d'energia alternatives més utilitzades.

Vent

L'energia eòlica sempre ha estat utilitzada per l'home. El nivell de desenvolupament de les tecnologies modernes ens permet fer-ho gairebé sense interrupcions.

Al mateix temps, es genera electricitat mitjançant molins de vent, similars als molins, dispositius especials. L'hèlix d'un molí de vent comunica l'energia cinètica del vent a un generador que produeix corrent mitjançant pales giratòries.

Aquests parcs eòlics són especialment comuns a la Xina, l'Índia, els EUA i els països d'Europa occidental. El líder indubtable en aquest àmbit és Dinamarca, que, per cert, és pionera de l'energia eòlica: les primeres instal·lacions van aparèixer aquí a finals del segle XIX. Dinamarca tanca d'aquesta manera fins al 25% de la demanda total d'electricitat.

A finals del segle XX, la Xina només va poder subministrar electricitat a les regions muntanyoses i desèrtiques amb l'ajuda d'aerogeneradors.

L'ús de l'energia eòlica és potser la forma més avançada de producció d'energia. Aquesta és una variant ideal de síntesi, en la qual es combinen energies alternatives i ecologia. Molts països desenvolupats del món augmenten constantment la proporció de l'electricitat generada d'aquesta manera en el seu balanç energètic total.

Sol

També fa temps que s'intenta utilitzar la radiació solar per generar energia, actualment és una de les vies més prometedores per desenvolupar energies alternatives. El fet mateix que el sol a moltes latituds del planeta brilli durant tot l'any, transferint a la Terra desenes de milers de vegades més energia que la que consumeix tota la humanitat en un any, inspira l'ús actiu de les estacions solars.

La majoria de les estacions més grans es troben als Estats Units, en total, l'energia solar es distribueix en gairebé un centenar de països. Es prenen com a base les fotocèl·lules (convertidors de radiació solar), que es combinen en panells solars a gran escala.

Calor de la Terra

La calor de les profunditats de la terra es converteix en energia i s'utilitza per a les necessitats humanes en molts països del món. L'energia tèrmica és molt efectiva en zones d'activitat volcànica, llocs on hi ha molts guèisers.

Els líders en aquest àmbit són Islàndia (la capital del país, Reykjavík, està totalment proveïda d'energia geotèrmica), Filipines (la participació en el saldo total és del 20%), Mèxic (4%) i els EUA (1%).

La limitació de l'ús d'aquest tipus de fonts es deu a la impossibilitat de transportar energia geotèrmica a distàncies (una font d'energia local típica).

A Rússia, encara hi ha una d'aquestes estacions (capacitat - 11 MW) a Kamtxatka. S'està construint una nova estació al mateix lloc (capacitat - 200 MW).

Les deu fonts d'energia més prometedores en un futur proper inclouen:

• estacions solars basades a l'espai (el principal inconvenient del projecte són els enormes costos financers);
• força muscular d'una persona (demanda, en primer lloc - microelectrònica);
• el potencial energètic dels fluxos i reflux (el desavantatge és l'alt cost de construcció, les fluctuacions de potència gegantines per dia);
• contenidors de combustible (hidrogen) (la necessitat de construir noves benzineres, l'alt cost dels cotxes que els faran repostar);
• reactors nuclears ràpids (barres de combustible immerses en Na líquid): la tecnologia és molt prometedora (possibilitat de reutilitzar els residus gastats);
• biocombustible - ja molt utilitzat pels països en desenvolupament (Índia, Xina), avantatges - renovabilitat, respectuós amb el medi ambient, desavantatge - ús dels recursos, terres destinades a la producció de conreus, passeig del bestiar (augment de preu, manca d'aliments);
• electricitat atmosfèrica (acumulació del potencial energètic del llamp), el principal desavantatge és la mobilitat dels fronts atmosfèrics, la velocitat de les descàrregues (la complexitat de l'acumulació).

Ús de l'energia eòlica i solar

Aerogeneradors en sistemes de calefacció

L'energia eòlica cinètica s'utilitza normalment per alimentar edificis, però els models potents en condicions properes a les ideals poden proporcionar almenys una calefacció parcial.

Si no teniu en compte els costos inicials, per al consumidor l'electricitat resultant no costa res.

És molt important que no siguin necessaris recursos auxiliars per al funcionament del generador eòlic, funcionen de manera autònoma tot el temps. Aquestes instal·lacions com a fonts d'energia auxiliars s'integren amb èxit en sistemes on altres tipus d'aparells de calefacció són els principals. Aquestes unitats, com a fonts d'energia auxiliars, s'integren amb èxit en sistemes on altres tipus d'aparells de calefacció són els principals.

Aquestes instal·lacions com a fonts d'energia auxiliars s'integren amb èxit en sistemes on altres tipus d'aparells de calefacció són els principals.

Hi ha molts tipus de dissenys de molins de vent, però normalment es divideixen en dues grans categories:

1. Aerogeneradors horitzontals amb pales tipus hèlix. Aquestes unitats són més productives (taxa d'utilització de l'energia eòlica fins al 52%), per tant són més adequades per a les necessitats de calefacció, però tenen una sèrie de restriccions operatives i de consum.
2. Generadors eòlics amb eix de gir vertical. Aquestes turbines tenen una potència relativament feble (KIEV menys del 40%), però no requereixen orientació al vent, poden utilitzar no només fluxos laminars, sinó també turbulents, comencen a generar corrent fins i tot a velocitats baixes.Són més fàcils de mantenir perquè el generador està a prop del terra i no en un pal d'una góndola.

Aquests són alguns desavantatges d'utilitzar molins de vent per a la calefacció:

• Alts costos de capital. Més del 70 per cent dels fons es destinen a elements auxiliars: bateries, inversor, automatització de control, estructures d'instal·lació. Les inversions només es beneficien després de diverses dècades.
• Baixa eficiència - baixa potència. A més, part de l'energia es perd en el procés de conversió de l'electricitat en calor.
• El terreny requereix la presència de vents constants amb gran velocitat. L'energia és inestable, depèn molt del temps i de l'estació, requereix un seguiment i acumulació regulars.
• L'equip ocupa molt d'espai.
• Els aerogeneradors generen molt de soroll durant el funcionament.

Els sistemes solars realitzen l'escalfament directe del refrigerant o converteixen l'energia mitjançant el mètode fotovoltaic. En la primera opció, els raigs solars escalfen aigua / anticongelant (en alguns models - aire), que es transporta al local i emet calor a través dels radiadors. En el segon cas, els fotons de llum es transformen en energia elèctrica que alimenta els aparells de calefacció convencionals alimentats amb electricitat (calderes, calefactors, terra radiant).

En conseqüència, hi ha dos tipus de dispositius:

• Col·lectors solars. El sistema consta d'un circuit per a la circulació del refrigerant, un dipòsit d'acumulació i el propi col·lector. Segons el disseny, es distingeixen col·lectors: plans, buit i aire (l'aire s'utilitza com a refrigerant).
• Panells solars. La instal·lació consta de panells amb fotocèl·lules, controladors i un inversor.La bateria genera un corrent continu de 24 o 12 volts, que es recull en bateries i, després de ser convertida per un inversor en corrent altern (220 V), s'alimenta a les preses de corrent.

Hi ha diversos inconvenients de les instal·lacions solars. En primer lloc, la dependència dels factors meteorològics i de la ciclicitat (estacional i diària). Les bateries tenen una eficiència baixa per proporcionar una gran quantitat d'energia estable, han d'ocupar una gran superfície i estar equipades amb bateries recarregables cares, que sovint s'han de canviar. El desavantatge dels col·lectors és la seva dependència de l'electricitat (per al funcionament d'una bomba o ventilador) o, per exemple, el perill de congelació del refrigerant.

Energia alternativa a escala mundial

Les estadístiques sobre l'ús de l'AES al món, sembla, donen motius per a l'optimisme. A la UE, la quantitat d'electricitat de fonts renovables el 2017 va superar la rebuda de les centrals de carbó. El 2018, la seva participació en relació amb altres recursos "bruts" va augmentar del 30% al 32,3%.

El 2018, per primera vegada en 40 anys de funcionament de les centrals solars i eòliques, la seva capacitat global va arribar a 1 terawatt (1000 GW), segons un informe de juliol. El 90% de les capacitats van aparèixer només en els darrers 10 anys.

Hi ha tres problemes principals amb AIE:

1. Fomenten el seu ús de la política, i el consumidor final paga l'energia "verda" de la seva butxaca. Els impostos indirectes sobre la introducció de fonts d'energia renovables constitueixen una part important de la tarifa. Els crítics han dit repetidament que les subvencions aranzelàries d'estímul són massa altes i que els costos tard o d'hora provocaran una reacció negativa dels consumidors.

1. Aquests recursos només es poden considerar segurs en el context de les fonts tradicionals de generació d'electricitat. Va resultar que els aerogeneradors són capaços d'exterminar insectes.La producció de gairebé totes aquestes instal·lacions és perjudicial per al medi ambient. Els panells solars estan especialment "bruts" a causa de les emissions de la producció de silici solar.

1. Tot i que la proporció de les fonts d'energia renovables en el "pastís" energètic mundial està creixent, encara no poden competir amb les fonts tradicionals. No és rendible utilitzar-los, l'equipament requereix grans despeses de capital amb una rendibilitat incomparablement petita i, per tant, amb una reducció del suport estatal, la demanda de FER cau immediatament. Fins i tot l'autoritzada publicació alemanya Die Welt va admetre que "el negoci dels molins de vent està en un profund knockout".

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Vídeo sobre la combinació de fonts alternatives per generar electricitat en una petita casa de camp:

Un vídeo sobre com fer un generador eòlic amb les vostres pròpies mans us ajudarà a entendre fàcilment els principis del dispositiu:

Un breu vídeo sobre l'ús d'una bomba de calor:

Videoclip sobre l'obtenció de biogàs:

És molt possible rebutjar les fonts tradicionals de calefacció. Per fer-ho, heu de seleccionar acuradament una alternativa o combinar-ne diverses, en funció de les característiques de la zona, la zona de la vostra casa de camp i la zona.

L'energia del sol, la terra, la força del vent, l'eliminació de residus domèstics d'origen vegetal i animal són bastant capaços de convertir-se en un substitut digne del gas, el carbó, la llenya i l'electricitat de pagament.

Estàs utilitzant una de les fonts d'energia alternatives per a ús domèstic? Compartiu quant us va costar muntar la unitat i la rapidesa amb què va pagar.

O potser un dels teus amics ha equipat la seva casa de camp amb fonts renovables? Utilitzeu un sistema de panells solars o una bomba de calor com a font independent de calor, aigua calenta i electricitat?