L'energia solar com a font d'energia alternativa: tipus i característiques dels sistemes solars

La història del desenvolupament de l'energia solar

Van intentar "domar" el sol en els temps d'Arquimedes. Fins al dia d'avui, la llegenda de cremar vaixells amb l'ajuda d'un mirall enorme ha sobreviscut: els habitants de Siracusa van dirigir un raig enfocat a la flota enemiga.

En la història del desenvolupament de l'energia solar, hi ha fets sobre l'ús de l'energia solar:

• per escalfar palaus de pedra;
• evaporació de l'aigua de mar per produir sal.

Els escalfadors d'aigua van millorar quan Lavoisier va utilitzar una lent per concentrar els raigs infrarojos. Així era com es fonia el ferro. Més tard, els francesos van començar a utilitzar aigua escalfada fins a un estat de vapor per a un accionament mecànic als equips d'impressió. Els científics van començar a parlar de les perspectives de l'energia solar després de la creació de semiconductors. Sobre la base d'aquestes, es van crear les primeres fotocèl·lules.

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.

energia geotèrmica

Els tipus inexplorats de fonts d'energia alternatives s'amaguen a les entranyes del món. La humanitat coneix la força i l'escala de les manifestacions naturals. El poder de l'erupció d'un volcà és incomparable amb qualsevol de les centrals elèctriques artificials.

Malauradament, la gent encara no sap com utilitzar aquesta energia gegantina per al bé, però la calor natural de la Terra o l'energia geotèrmica crida l'atenció dels científics, ja que és un recurs inesgotable.

Se sap que el nostre planeta irradia anualment una enorme quantitat de calor interna, que es compensa amb la desintegració radioactiva dels isòtops a l'escorça del globus. Hi ha dos tipus de fonts d'energia geotèrmica.

Piscines subterrànies

Es tracta de piscines naturals amb aigua calenta o barreja de vapor-aigua: fonts hidrotermals o vapor-termes. Els recursos d'aquestes fonts s'extreuen a través de forats, després l'energia s'utilitza per a les necessitats de la humanitat.

Roques

La calor de les roques calentes es pot utilitzar per escalfar aigua. Per fer-ho, es bombeja als horitzons per a un posterior ús amb finalitats energètiques.

Un dels inconvenients d'aquest tipus d'energia és la seva dèbil concentració.Tanmateix, en condicions en què, quan es busseja cada 100 metres, la temperatura augmenta entre 30 i 40 graus, es pot assegurar el seu ús econòmic.

La tecnologia d'utilitzar aquesta energia en prometedores "zones geotèrmiques" té clars avantatges:

• reserves inesgotables;
• neteja ecològica;
• l'absència de grans costos per al desenvolupament de les fonts.

El desenvolupament posterior de la civilització és impossible sense la introducció de noves tecnologies en el camp de l'energia. En aquest camí hi ha tasques insolubles que la humanitat encara ha de resoldre.

No obstant això, el desenvolupament d'aquesta direcció juga un paper important, i avui dia ja hi ha equipaments que poden estalviar recursos considerablement, les fonts d'energia tradicionals i alternatives són una excel·lent alternativa. Per implementar aquestes idees requereix paciència, mans hàbils, així com algunes habilitats i coneixements.

Disseny d'un sistema de calefacció sobre col·lectors

En primer lloc, tractarem amb detall les diferències en l'estructura i el funcionament de les bateries i els col·lectors.

El panell consta de diverses cèl·lules solars interconnectades en un marc fet de materials d'energia no conductors.

Els convertidors fotovoltaics són estructures força complexes, que són una mena de sandvitx de plaques amb diferents característiques i finalitats.

A més dels mòduls solars i els elements de fixació especials, el sistema consta dels següents elements:

• bateries, per a l'emmagatzematge d'energia;
• un controlador que controlarà el grau de càrrega de la bateria;
• inversor - per convertir el corrent continu en corrent altern.

Els col·lectors són de dos tipus: al buit i plans.

Els col·lectors de buit consisteixen en tubs de vidre buits amb tubs de menor diàmetre a l'interior que contenen un absorbidor d'energia. Els tubs més petits estan connectats al refrigerant. A l'espai lliure entre ells hi ha un buit que reté la calor.

Principi de funcionament del col·lector solar

Els col·lectors de placa plana consisteixen en un marc i vidre reforçat amb una capa fotoabsorbent. La capa absorbent està connectada als tubs amb el refrigerant.

Tots dos sistemes consisteixen en un circuit d'intercanvi de calor i un acumulador de calor (dipòsit de líquid).

Des del dipòsit, l'aigua entra al sistema de calefacció mitjançant una bomba. Per evitar pèrdues de calor, el dipòsit ha d'estar ben aïllat.

Aquestes instal·lacions s'han de situar al vessant sud del sostre. L'angle d'inclinació ha de ser de 30-45 graus. Si la ubicació de la casa o l'estructura del sostre no permet instal·lar panells solars al sostre, podeu instal·lar-los en marcs especials reforçats o en bastidors fixats a la paret.

La quantitat d'energia solar alliberada en diferents èpoques de l'any varia molt. El valor del coeficient d'insolació del vostre lloc de residència es pot trobar al mapa d'activitat solar. Coneixent el coeficient d'insolació, podeu calcular el nombre de mòduls que necessiteu.

Per exemple, consumeixes 8 kW/h, la insolació és de mitjana 2 kW/h. Potència del panell solar - 250 W (0,25 kW). Fem els càlculs: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 peces: aquest és el nombre de panells que necessitareu.

Plantes de biogàs

El gas es forma com a resultat del processament de productes de rebuig d'aviram i animals. Els residus reciclats s'utilitzen per adobar el sòl de les parcel·les domèstiques.El procés es basa en una reacció de fermentació que implica bacteris que viuen en fems.

Els fems de bestiar es consideren la millor font de biogàs, tot i que també són adequats els residus d'aus o altres bestiar.

La fermentació es produeix sense accés a l'oxigen, per la qual cosa s'aconsella utilitzar recipients tancats, que també s'anomenen bioreactors. La reacció s'activa si la massa s'agita periòdicament, per a aquest treball manual o s'utilitzen diversos aparells electromecànics.

També caldrà mantenir la temperatura a la instal·lació de 30 a 50 graus per garantir l'activitat dels bacteris mesòfils i termòfils i la seva participació en la reacció.

Fabricació de la construcció

La planta de biogàs més senzilla és un barril agitat amb tapa. El gas del barril entra al dipòsit a través d'una mànega, es fa un forat a la tapa per a aquest propòsit. Aquest disseny proporciona gas a un o dos cremadors de gas.

Per obtenir grans volums de gas, s'utilitza un búnquer aeri o subterrani, fet de formigó armat. S'aconsella dividir tot el recipient en diversos compartiments per tal que la reacció es produeixi amb un desplaçament en el temps.

El recipient no s'omple completament de massa, aproximadament un 20 per cent, la resta de l'espai serveix per acumular gas. Dos tubs estan connectats a la tapa del recipient, un es condueix al consumidor i l'altre al segell d'aigua, un recipient ple d'aigua. Això garanteix la purificació i l'assecat del gas, el gas d'alta qualitat es subministra al consumidor.

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.

El principi de funcionament d'una planta d'energia solar a casa

Una central solar és un sistema format per panells, un inversor, una bateria i un controlador. El panell solar transforma l'energia radiant en electricitat (com s'ha esmentat anteriorment). El corrent continu entra al controlador, que distribueix el corrent als consumidors (per exemple, un ordinador o il·luminació). Un inversor converteix el corrent continu en corrent altern i alimenta la majoria dels electrodomèstics. La bateria emmagatzema energia que es pot utilitzar a la nit.

Descripció del vídeo

Un bon exemple de càlculs que mostren quants panells es necessiten per proporcionar una font d'alimentació autònoma, mireu aquest vídeo:

Com s'utilitza l'energia solar per generar calor

Els sistemes solars s'utilitzen per a la calefacció d'aigua i la calefacció de la llar. Poden proporcionar calefacció (a petició del propietari) fins i tot quan s'acabi la temporada de calefacció, i proporcionar aigua calenta a la casa de forma gratuïta. El dispositiu més senzill són els panells metàl·lics que s'instal·len al terrat de la casa. Acumulen energia i aigua tèbia, que circula per les canonades que s'amaguen sota d'ells. El funcionament de tots els sistemes solars es basa en aquest principi, malgrat que poden ser estructuralment diferents entre si.

Els col·lectors solars estan formats per:

• dipòsit d'emmagatzematge;
• estació de bombeig;
• controlador
• canonades;
• accessoris.

Segons el tipus de construcció, es distingeixen col·lectors plans i de buit.En el primer, el fons està cobert amb material aïllant de la calor i el líquid circula per canonades de vidre. Els col·lectors de buit són molt eficients perquè les pèrdues de calor es mantenen al mínim. Aquest tipus de col·lector no només proporciona calefacció solar d'una casa privada, sinó que és convenient utilitzar-lo per a sistemes d'aigua calenta i piscines de calefacció.

Principi de funcionament del col·lector solar

Fabricants populars de plaques solars

Molt sovint, els productes de Yingli Green Energy i Suntech Power Co. es troben als prestatges. Els panells HiminSolar (Xina) també són populars. Els seus panells solars produeixen electricitat fins i tot en temps de pluja.

La producció de bateries solars també ha estat establerta per un fabricant nacional. Les empreses següents ho fan:

• Hevel LLC a Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" a Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) a Moscou;
• JSC "Planta de Ryazan de dispositius de metall-ceràmica";
• CJSC "Termotron-zavod" i altres.

Sempre podeu trobar una opció adequada pel preu. Per exemple, a Moscou per als panells solars per a una casa, el cost variarà entre 21.000 i 2.000.000 de rubles. El cost depèn de la configuració i la potència dels dispositius.

Els panells solars no sempre són plans: hi ha diversos models que concentren la llum en un punt

Passos d'instal·lació de la bateria

1. Per instal·lar els panells, s'escull el lloc més il·luminat: la majoria de vegades són els sostres i les parets dels edificis. Per tal que el dispositiu funcioni de la manera més eficient possible, els panells es munten en un determinat angle respecte a l'horitzó. També es té en compte el nivell de foscor del territori: objectes circumdants que poden crear ombra (edificis, arbres, etc.)
2. Els panells s'instal·len mitjançant sistemes de fixació especials.
3. A continuació, els mòduls es connecten a la bateria, el controlador i l'inversor, i tot el sistema s'ajusta.

Per a la instal·lació del sistema, sempre es desenvolupa un projecte personal, que té en compte totes les característiques de la situació: com es durà a terme la instal·lació. plaques solars enceses sostre de la casa, preu i condicions. Segons el tipus i l'abast de l'obra, tots els projectes es calculen individualment. El client accepta l'obra i en rep una garantia.

La instal·lació de plaques solars ha de ser realitzada per professionals i complint les mesures de seguretat.

Com a resultat - les perspectives per al desenvolupament de tecnologies solars

Si a la Terra el funcionament més eficient dels panells solars es veu obstaculitzat per l'aire, que fins a cert punt dispersa la radiació del Sol, aleshores a l'espai no hi ha aquest problema. Els científics estan desenvolupant projectes per a satèl·lits gegants en òrbita amb panells solars que funcionaran les 24 hores del dia. A partir d'ells, l'energia es transmetrà als dispositius receptors de terra. Però això és una qüestió de futur, i per a les bateries existents, els esforços es dirigeixen a millorar l'eficiència energètica i reduir la mida dels dispositius.

energia geotèrmica

Els tipus inexplorats de fonts d'energia alternatives s'amaguen a les entranyes del món. La humanitat coneix la força i l'escala de les manifestacions naturals. El poder de l'erupció d'un volcà és incomparable amb qualsevol de les centrals elèctriques artificials.

Malauradament, la gent encara no sap com utilitzar aquesta energia gegantina per al bé, però la calor natural de la Terra o l'energia geotèrmica crida l'atenció dels científics, ja que és un recurs inesgotable.

Se sap que el nostre planeta irradia anualment una enorme quantitat de calor interna, que es compensa amb la desintegració radioactiva dels isòtops a l'escorça del globus. Hi ha dos tipus de fonts d'energia geotèrmica.

Piscines subterrànies

Es tracta de piscines naturals amb aigua calenta o barreja de vapor-aigua: fonts hidrotermals o vapor-termes. Els recursos d'aquestes fonts s'extreuen a través de forats, després l'energia s'utilitza per a les necessitats de la humanitat.

Roques

La calor de les roques calentes es pot utilitzar per escalfar aigua. Per fer-ho, es bombeja als horitzons per a un posterior ús amb finalitats energètiques.

Un dels inconvenients d'aquest tipus d'energia és la seva dèbil concentració. Tanmateix, en condicions en què, quan es busseja cada 100 metres, la temperatura augmenta entre 30 i 40 graus, es pot assegurar el seu ús econòmic.

La tecnologia d'utilitzar aquesta energia en prometedores "zones geotèrmiques" té clars avantatges:

• reserves inesgotables;
• neteja ecològica;
• l'absència de grans costos per al desenvolupament de les fonts.

El desenvolupament posterior de la civilització és impossible sense la introducció de noves tecnologies en el camp de l'energia. En aquest camí hi ha tasques insolubles que la humanitat encara ha de resoldre.

No obstant això, el desenvolupament d'aquesta direcció juga un paper important, i avui dia ja hi ha equipaments que poden estalviar recursos considerablement, les fonts d'energia tradicionals i alternatives són una excel·lent alternativa. Per implementar aquestes idees requereix paciència, mans hàbils, així com algunes habilitats i coneixements.

Tipus d'energies alternatives

En funció de la font d'energia que, com a resultat de la transformació, permet a una persona rebre l'energia elèctrica i tèrmica utilitzada en la vida quotidiana, les energies alternatives es classifiquen en diversos tipus que determinen els mètodes de generació i els tipus d'instal·lacions que serveixen. això.

Energia del sol

L'energia solar es basa en la conversió de l'energia solar, que resulta en energia elèctrica i tèrmica.

La producció d'energia elèctrica es basa en processos físics que ocorren en els semiconductors sota la influència de la llum solar, la producció d'energia tèrmica es basa en les propietats dels líquids i gasos.

Per generar energia elèctrica, es completen les centrals solars, la base de les quals són bateries solars (panells) fetes a base de cristalls de silici.

La base de les instal·lacions tèrmiques són els col·lectors solars, en els quals l'energia del sol es converteix en energia tèrmica del refrigerant.

La potència d'aquestes instal·lacions depèn del nombre i la potència dels dispositius individuals que formen part de les estacions tèrmiques i solars.

Energia eòlica

L'energia eòlica es basa en la conversió de l'energia cinètica de les masses d'aire en energia elèctrica utilitzada pels consumidors.

La base de les turbines eòliques és un generador eòlic. Els aerogeneradors es diferencien en paràmetres tècnics, dimensions globals i disseny: amb un eix de rotació horitzontal i vertical, diferents tipus i nombres de pales, així com la seva ubicació (terrestre, mar, etc.). ).

energia de l'aigua

L'energia hidràulica es basa en la conversió de l'energia cinètica de les masses d'aigua en energia elèctrica, que també és utilitzada per l'home per als seus propis propòsits.

Els objectes d'aquest tipus inclouen centrals hidroelèctriques de diverses capacitats, instal·lades en rius i altres masses d'aigua. En aquestes instal·lacions, sota la influència del flux natural de l'aigua, o mitjançant la creació d'una presa, l'aigua actua sobre les pales d'una turbina que genera electricitat. La hidroturbina és la base de les centrals hidroelèctriques.

Una altra manera d'obtenir energia elèctrica mitjançant la conversió de l'energia de l'aigua és l'ús de l'energia mareomotriu, mitjançant la construcció d'estacions mareomotrius. El funcionament d'aquestes instal·lacions es basa en l'ús de l'energia cinètica de l'aigua de mar durant les marees que es produeixen als mars i oceans sota la influència dels objectes del sistema solar.

La calor de la terra

L'energia geotèrmica es basa en la conversió de la calor irradiada per la superfície terrestre, tant en llocs on s'alliberen aigües geotèrmiques (zones sísmicament perilloses), com en altres regions del nostre planeta.

Per a l'aprofitament de les aigües geotèrmiques s'utilitzen instal·lacions especials, a través de les quals la calor interna de la terra es converteix en energia tèrmica i elèctrica.

L'ús d'una bomba de calor permet rebre calor de la superfície de la terra, independentment de la seva ubicació. El seu treball es basa en les propietats dels líquids i gasos, així com en les lleis de la termodinàmica.

biocombustible

Els tipus de biocombustibles es diferencien per la forma d'obtenció, el seu estat d'agregació (líquid, sòlid, gasós) i els tipus d'ús.L'indicador que aglutina tot tipus de biocombustibles és que la base de la seva producció són els productes ecològics, mitjançant el processament dels quals s'obté energia elèctrica i tèrmica.

Els biocombustibles sòlids són llenya, briquetes o pellets de combustible, els gasosos són el biogàs i el biohidrogen, i els líquids són el bioetanol, el biometanol, el biobutanol, l'èter dimetil i el biodièsel.

Pros i contres de les centrals solars

Avantatges:

• L'energia solar és una font d'energia renovable. Al mateix temps, està disponible públicament i de manera gratuïta.
• Les instal·lacions solars són bastant segures d'utilitzar.
• Aquestes centrals elèctriques són completament autònomes.
• Són econòmics i tenen un període d'amortització ràpid. Els costos principals es produeixen només per a l'equip necessari i requereixen una inversió mínima en el futur.
• Una altra característica distintiva és l'estabilitat en el treball. Pràcticament no hi ha sobretensions en aquestes estacions.
• No són capritxosos en el manteniment i són bastant fàcils d'utilitzar.
• A més, per als equips SPP, és característic un període de funcionament llarg característic.

Defectes:

• Com a font d'energia, el sistema solar és molt sensible al clima, les condicions meteorològiques i l'hora del dia. Aquesta central elèctrica no funcionarà de manera eficient i productiva a la nit o en un dia ennuvolat.
• Menor productivitat en latituds amb estacions fortes. Són més efectius a les zones on el nombre de dies assolellats a l'any és més proper al 100%.
• Cost molt elevat i inaccessible dels equips per a instal·lacions solars.
• Necessitat de neteja periòdica de panells i superfícies de la contaminació.En cas contrari, s'absorbeix menys radiació i la productivitat baixa.
• Un augment significatiu de la temperatura de l'aire a la central elèctrica.
• La necessitat d'utilitzar el terreny amb una superfície enorme.
• Altres dificultats en el procés d'eliminació dels components de la planta, en particular les fotocèl·lules, després del final de la seva vida útil.

Com en qualsevol camp industrial, el processament i la conversió d'energia solar té els seus punts forts i febles.

És molt important que els avantatges cobreixin els inconvenients, en aquest cas es justificarà el treball.

Avui dia, la majoria dels desenvolupaments d'aquesta indústria estan orientats a optimitzar i millorar el funcionament i l'ús dels mètodes existents i a desenvolupar-ne de nous més segurs i productius.

La conveniència d'utilitzar un sistema solar

Sistema solar: un complex per convertir l'energia de la radiació solar en energia tèrmica, que posteriorment es transfereix a un intercanviador de calor per escalfar el refrigerant d'un sistema de calefacció o subministrament d'aigua.

L'eficiència d'una instal·lació solar tèrmica depèn de la insolació solar: la quantitat d'energia rebuda durant un dia de llum per 1 m² d'una superfície situada en un angle de 90 ° respecte a la direcció dels raigs solars. El valor de mesura de l'indicador és kWh / m², el valor del paràmetre varia segons la temporada.

El nivell mitjà d'insolació solar per a una regió amb un clima continental temperat és de 1000-1200 kWh/m² (per any). La quantitat de sol és el paràmetre determinant per calcular el rendiment d'un sistema solar.

L'ús d'una font d'energia alternativa permet escalfar la casa, obtenir aigua calenta sense costos energètics tradicionals, exclusivament a través de la radiació solar

Instal·lar un sistema de calefacció solar és una empresa costosa. Perquè les despeses de capital es justifiquin, cal un càlcul precís del sistema i l'adhesió a la tecnologia d'instal·lació.

Exemple. El valor mitjà de la insolació solar de Tula a la meitat de l'estiu és de 4,67 kV / m² * dia, sempre que el panell del sistema s'instal·li a un angle de 50 °. El rendiment d'un col·lector solar amb una superfície de 5 metres quadrats es calcula de la següent manera: 4,67 * 4 = 18,68 kW de calor per dia. Aquest volum és suficient per escalfar 500 litres d'aigua des d'una temperatura de 17 °C a 45 °C.

Com mostra la pràctica, quan s'utilitzen una instal·lació solar, els propietaris de cases rurals a l'estiu poden canviar completament de la calefacció d'aigua elèctrica o de gas al mètode solar.

Parlant de la conveniència d'introduir noves tecnologies, és important tenir en compte les característiques tècniques d'un col·lector solar concret. Alguns comencen amb 80W/m² d'energia solar, altres comencen amb 20W/m²

Fins i tot en un clima del sud, utilitzar un sistema de col·lectors únicament per a la calefacció no donarà els seus fruits. Si la instal·lació s'utilitza exclusivament a l'hivern amb escassetat de sol, el cost de l'equip no es cobrirà fins i tot durant 15-20 anys.

Per utilitzar el complex solar de la manera més eficient possible, s'ha d'incloure en el sistema de subministrament d'aigua calenta. Fins i tot a l'hivern, el col·lector solar us permetrà "tallar" les factures d'energia per a l'escalfament d'aigua fins a un 40-50%.

Segons els experts, per a ús domèstic, el sistema solar es compensa en uns 5 anys.Amb l'augment dels preus de l'electricitat i el gas, es reduirà el període d'amortització del complex

A més dels beneficis econòmics, la "escalfament solar" té avantatges addicionals:

1. Respecte al medi ambient. Emissions reduïdes de diòxid de carboni. Durant un any, 1 m² d'un col·lector solar evita que 350-730 kg de mineria entrin a l'atmosfera.
2. Estètica. L'espai d'un bany o una cuina compactes es pot estalviar de calderes voluminoses o escalfadors d'aigua de gas.
3. Durabilitat. Els fabricants afirmen que si se segueix la tecnologia d'instal·lació, el complex durarà uns 25-30 anys. Moltes empreses ofereixen una garantia de fins a 3 anys.

Arguments en contra de l'ús de l'energia solar: marcada estacionalitat, dependència del clima i alta inversió inicial.

Característiques numèriques de la radiació solar

Hi ha un indicador com la constant solar. El seu valor és de 1367 watts. Aquesta és la quantitat d'energia per 1 m². planeta Terra. Això és només un 20-25% menys d'energia que arriba a la superfície de la terra a causa de l'atmosfera. Per tant, el valor de l'energia solar per metre quadrat, per exemple, a l'equador és de 1020 watts. I tinc en compte el canvi de dia i nit, el canvi de l'angle del sol sobre l'horitzó, aquesta xifra disminueix unes 3 vegades.

Però d'on ve aquesta energia? Els científics van començar a tractar aquest tema per primera vegada al segle XIX, i les versions eren completament diferents. Avui, com a resultat d'un gran nombre d'estudis, se sap de manera fiable que la font d'energia solar és la reacció de la transformació de 4 àtoms d'hidrogen en un nucli d'heli. Com a resultat d'aquest procés, s'allibera una quantitat important d'energia. Per exemple, l'energia alliberada durant la transformació d'1 gr.L'hidrogen és comparable a l'energia que s'allibera durant la combustió de 15 tones de gasolina.

Bombes de calor per a la calefacció de la llar

Les bombes de calor utilitzen totes les fonts d'energia alternatives disponibles. Prenen calor de l'aigua, l'aire, el sòl. En petites quantitats, aquesta calor hi és fins i tot a l'hivern, de manera que la bomba de calor la recull i la redirige a la calefacció de la casa.

Les bombes de calor també utilitzen fonts d'energia alternatives: la calor de la terra, l'aigua i l'aire

Principi de funcionament

Per què són tan atractives les bombes de calor? El fet d'haver gastat 1 kW d'energia per al seu bombeig, en el pitjor dels casos, rebràs 1,5 kW de calor, i les implementacions més reeixides poden donar fins a 4-6 kW. I això no contradiu de cap manera la llei de conservació de l'energia, perquè l'energia es gasta no en obtenir calor, sinó en bombejar-la. Així que no hi ha incoherències.

Esquema d'una bomba de calor per a l'ús de fonts d'energia alternatives

Les bombes de calor tenen tres circuits de treball: dos externs i són interns, així com un evaporador, un compressor i un condensador. L'esquema funciona així:

• Un refrigerant circula pel circuit primari, que pren calor de fonts de baix potencial. Es pot baixar a l'aigua, enterrar-se a terra o agafar calor de l'aire. La temperatura màxima aconseguida en aquest circuit és d'uns 6°C.
• El circuit intern fa circular un mitjà de calefacció amb un punt d'ebullició molt baix (normalment 0 °C). Quan s'escalfa, el refrigerant s'evapora, el vapor entra al compressor, on es comprimeix a alta pressió. Durant la compressió, s'allibera calor, el vapor refrigerant s'escalfa a una temperatura mitjana de +35 °C a +65 °C.
• Al condensador, la calor es transfereix al refrigerant des del tercer circuit de calefacció. Els vapors de refrigeració es condensen i després entren més a l'evaporador. I llavors el cicle es repeteix.

El circuit de calefacció es fa millor en forma de terra càlid. Les temperatures són les millors per a això. El sistema de radiadors requerirà massa seccions, cosa que és lleig i poc rendible.

Fonts alternatives d'energia tèrmica: on i com obtenir calor

Però la dificultat més gran és el dispositiu del primer circuit extern, que recull calor. Com que les fonts són de baix potencial (hi ha poca calor a la part inferior), calen grans àrees per recollir-la en quantitats suficients. Hi ha quatre tipus de contorns:

• Anells col·locats en canonades d'aigua amb un refrigerant. La massa d'aigua pot ser qualsevol cosa: un riu, un estany, un llac. La condició principal és que no s'ha de congelar fins i tot a les gelades més severes. Les bombes que bombegen la calor fora del riu funcionen de manera més eficient; es transfereix molta menys calor a l'aigua estancada. Aquesta font de calor és la més fàcil d'implementar: llençar canonades, lligar una càrrega. Només hi ha una gran probabilitat de danys accidentals.

• Camps tèrmics amb canonades enterrades per sota de la profunditat de congelació. En aquest cas, només hi ha un inconvenient: grans volums de moviment de terres. Hem d'eliminar el sòl en una gran superfície, i fins i tot a una profunditat sòlida.

• Ús de temperatures geotèrmiques. Es foren diversos pous de gran profunditat i s'hi baixen circuits de refrigeració. El que és bo d'aquesta opció és que requereix poc espai, però no a tot arreu és possible perforar a grans profunditats i els serveis de perforació costen molt. Tanmateix, podeu fer una plataforma de perforació vosaltres mateixos, però la feina encara no és fàcil.

• Extracció de calor de l'aire.Així funcionen els aparells d'aire condicionat amb possibilitat de calefacció: prenen calor de l'aire "fora borda". Fins i tot a temperatures baixes de zero, aquestes unitats funcionen, encara que a un menys "profund" fins a -15 ° C. Per fer el treball més intensiu, podeu utilitzar la calor dels canals de ventilació. Llançar-hi unes quantes eslinges amb refrigerant i bombejar la calor des d'allà.

El principal desavantatge de les bombes de calor és el preu elevat de la bomba en si, i la instal·lació de camps de recollida de calor no és barata. En aquest cas, podeu estalviar diners fent la bomba vosaltres mateixos i també establint els contorns amb les vostres pròpies mans, però la quantitat continuarà sent considerable. L'avantatge és que la calefacció serà barata i el sistema funcionarà durant molt de temps.

Tipus

Avui dia, diversos tipus de plaques solars estan guanyant cada cop més popularitat. A primera vista, pot semblar que tots els mòduls solars són iguals: un gran nombre de petites cèl·lules solars individuals estan interconnectades i cobertes amb una pel·lícula transparent. Però, en realitat, tots els mòduls difereixen en potència, disseny i mida. I de moment, els fabricants han dividit els sistemes solars en dos tipus principals: silici i pel·lícula.

Per a usos domèstics, s'instal·len plaques solars amb fotocèl·lules de silici. Són els més populars del mercat. Dels quals també es poden distingir tres tipus: són policristal·lins, monocristal·lins, ja s'han descrit amb més detall a l'article i amorfs, en els quals ens detenem amb més detall.

Amorfos: també es fan a base de silici, però, a més, també tenen una estructura elàstica flexible. Però no estan fets de cristalls de silici, sinó de silà, un altre nom per a l'hidrogen de silici. De les característiques dels mòduls amorfs, es pot notar una excel·lent eficiència fins i tot en temps ennuvolat i la capacitat de repetir qualsevol superfície.Però l'eficiència és molt menor: només un 5%.

El segon tipus de panells solars, pel·lícula, es produeix a partir de diverses substàncies.

• Cadmi: aquests panells es van desenvolupar als anys 70 del segle passat i es van utilitzar a l'espai. Però avui el cadmi també s'utilitza en la producció de centrals solars industrials i domèstiques.
• Mòduls basats en CIGS semiconductors - desenvolupats a partir de selenur de coure, indi i són panells de pel·lícula. L'indi també s'utilitza àmpliament en la fabricació de monitors de cristall líquid.
• Polímer: també s'utilitza en la producció de mòduls de pel·lícula solar. El gruix d'un panell és d'uns 100 nm, però l'eficiència es manté al nivell del 5%. Però dels avantatges es pot assenyalar que aquests sistemes tenen un preu assequible i no emeten substàncies nocives a l'atmosfera.

Però també avui en dia hi ha al mercat models portàtils menys voluminosos. Estan especialment dissenyats per utilitzar-los durant activitats a l'aire lliure. Sovint, aquests panells solars s'utilitzen per recarregar dispositius portàtils: aparells petits, telèfons mòbils, càmeres i càmeres de vídeo.

Els mòduls portàtils es divideixen en quatre tipus.

• Baixa potència: doneu una càrrega mínima, que és suficient per recarregar un telèfon mòbil.
• Flexible: es pot enrotllar i tenir un pes petit, per això i per la gran popularitat entre turistes i viatgers.
• Fixats en un substrat: tenen un pes molt més gran, uns 7-10 kg i, en conseqüència, donen més energia. Aquests mòduls estan especialment dissenyats per utilitzar-los en viatges de llarga distància amb cotxe i també es poden utilitzar per subministrar energia de manera parcialment autònoma a una casa de camp.
• Universal: indispensable per fer senderisme, el dispositiu té diversos adaptadors per a la càrrega simultània de diversos dispositius, el pes pot arribar als 1,5 kg.

És adequat per a una llar normal?

• Per a ús domèstic, l'energia solar és un tipus d'energia prometedor.
• Com a font d'energia elèctrica per a edificis residencials, s'utilitzen centrals d'energia solar, que són produïdes per empreses industrials a Rússia ia l'estranger. Les instal·lacions s'emeten diferents potències i un conjunt complet.
• L'ús d'una bomba de calor: proporcionarà aigua calenta a un edifici residencial, escalfarà l'aigua de la piscina, escalfarà el refrigerant al sistema de calefacció o l'aire de l'interior del local.
• Col·lectors solars: es poden utilitzar en sistemes de calefacció i aigua calenta de la llar. Més eficients, en aquest cas, col·lectors de tubs de buit.