- Альтернативная энергия | источники, виды, использование
- Что такое альтернативная энергия?
- Альтернативные виды энергии
- 1. Солнечная энергия
- 2. Ветроэнергетика
- 3. Гидроэнергия
- 4. Волновая энергетика
- 5. Энергия приливов и отливов
- 6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
- 7. Энергия жидкостной диффузии
- 8. Геотермальная энергия
- 9. Биотопливо
- Плюсы и минусы альтернативной энергии
- Возобновляемая энергия в мире
- Альтернативная энергия в России
- Виды возобновляемой энергии в России
- Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
- какие технологии можно использовать, их преимущества и недостатки
- Альтернативная энергия. готовые решения своими руками – Аккумуляторы WESTA
- Какие бывают
- Энергетика
- Примеры использования альтернативной энергии в виде готовых решений и устройств своими руками
- Альтернативные источники энергии: 5 основных видов
- Практичная альтернативная энергетика: виды
- Нетрадиционные источники энергии: способы получения
- Варианты альтернативной энергии
- Источники энергии дома: варианты
- Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии
- Ток и тепло своими руками: альтернативная энергетика для дома
- Солнце и ветер, как альтернативные виды энергии
- Бесплатная электроэнергия своими руками (видео)
- Альтернативная энергетика своими руками для дома
- Собираем альтернативный источник энергии | Лучшие идеи для частного дома
- Солнечные батареи
- Получение электроэнергии из недр земли
- Генератор из биоотходов
- Энергия из ветра
- Самодельная гидроэлектростанция
- Зарядка аккумулятора от солнечной батареи
- Тепловые насосы для отопления
- Принцип работы теплового насоса
- Сборка теплового насоса из подручных материалов
- Устройство и использование ветрогенераторов
- Классификация ветряных генераторов – источников альтернативной энергии
- Устройство ветряного генератора
- Электростанция на солнечных батареях
- Особенности установки на доме
- Солнечные коллекторы для нагрева воды
- Как сделать ветрогенератор?
- Изготовление ветроколеса для дома
- Сборка, установка и подключение
- Альтерн. энергия
- Альтернативная энергия на сайте полезных самоделок
- Энергия для дома своими руками. Альтернативные источники энергии.
- Альтернативные источники энергии для электроснабжения дачи или дома
- что это такое, виды, в России, плюсы и минусы
- Возобновляемые источники энергии | Национальное географическое общество
- Возобновляемая энергия, факты и информация
- Государственные возобновляемые источники энергии | Агентство по охране окружающей среды США
- Откройте для себя топливо будущего с 20 проектами (создайте сами): Снейдеман, Джошуа, Твамли, Эрин, Бринеш, Хизер Джейн: 9781619303607: Amazon.com: Книги
- Что такое чистая энергия? 7 различных источников
- Самая мощная возобновляемая энергия
- 5 альтернативных источников энергии для ускорения перехода от ископаемого топлива
Альтернативная энергия | источники, виды, использование
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.
Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?
какие технологии можно использовать, их преимущества и недостатки
О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.
Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.
Виды альтернативных источников энергии
Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:
- солнечные батареи;
- солнечные коллекторы;
- тепловые насосы;
- ветрогенераторы;
- установки для поглощения энергии воды;
- биогазовые установки.
Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.
Видео: какую природную энергию можно использовать
Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме
Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.
Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте
Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.
Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом
Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать. Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:
- Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
- Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
- Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
- Поместить фотоэлементы в каркас.
- Выполнить монтаж корпуса.
Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.
Полученное электричество можно использовать для питания бытовой техники или же для обогрева помещения при помощи технологии теплого пола. Но энергия солнца пригодна не только для выработки электрической энергии. С помощью солнечной энергии можно нагревать воду. Об этом в следующем разделе статьи. Итак, преимущества этого источника энергии:
- неиссякаемость;
- отсутствие каких-либо отходов или шумов в процессе производства энергии;
- автономность;
- относительно дешевое техническое обслуживание;
- прогрессивность;
Недостатки этой технологии таковы:
- высокая стоимость самих панелей и наладочных работ;
- небольшое загрязнение планеты выбросами при производстве;
- дорогие аккумуляторные батареи;
- низкий КПД панелей, и, как следствие, необходимость их большого количества.
Подробная инструкция по изготовлению солнечной батареи в нашем следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html
Видео: изготовление солнечной батареи своими руками
Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.
Устройство и использование солнечных коллекторов
Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.
Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством
На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:
- воздушные;
- трубчатые;
- плоские.
Воздушные
Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета
Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.
Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.
Трубчатые
Плюс такого коллектора — простота и надежность
Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.
Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.
Плоские
Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы
Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.
Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.
Полная инструкция по изготовлению монтажу солнечного коллектора в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
Использование энергии ветра
Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:
- генератора;
- высокой башни;
- лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
- батареи;
- системы электронного управления.
Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.
Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер
Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.
Достоинства:
- отсутствие выбросов;
- автономность;
- использование одного из возобновляемых ресурсов;
Недостатки:
- необходимость в постоянстве ветра;
- высокая начальная цена;
- шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
- занимают большие площади.
Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении
Пошаговое руководство по изготовлению ветрогенератора своими руками на нашем сайте: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
Вода как источник энергии
Самый известный способ использования воды для получения электричества — это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.
Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.
Недостатки:
- затопление прибрежных территорий;
- уменьшение численности обитателей рек;
- шум.
Для использования энергии воды строят специальные станции
Сила течений
Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.
Энергия приливов
Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.
Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.
Плюсы этого способа:
- дешевое обслуживание;
- приманка для туристов.
Недостатки:
- значительные затраты на строительство;
- вред для морской фауны;
- ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.
Применение биогаза
Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:
- герметичного бака;
- шнека для перемешивания органических отходов;
- патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
- горловины для заливки отходов и воды;
- патрубка, по которому поступает полученный газ.
Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.
К устройству и правилам эксплуатации такого газового генератора предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.
Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево
Этот продукт переработки отходов можно использовать как:
- сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
- замену природному газу в плитах, горелках и котлах.
Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:
- выбросы от сжигания;
- несовершенная технология получения;
- цена аппарата для создания биогаза.
Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз — опасное для здоровья горючее вещество
Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.
Применение биотоплива (биогаза)
Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:
- наружного контура с теплоносителем;
- внутреннего контура с теплоносителем;
- испарителя;
- компрессора;
- конденсатора.
В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.
Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание
Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.
Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы
К достоинствам этих установок можно отнести:
- энергоэффективность;
- пожаробезопасность;
- многофункциональность;
- длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.
Слабой стороной подобной системы являются:
- высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
- требование к состоянию питающей электросети;
- более шумные, чем классический газовый котел;
- необходимость проведения буровых работ.
Видео: как работают тепловые насосы
Статьи в тему:
Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.
Материал обновлен 30.01.2018
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Альтернативная энергия. готовые решения своими руками – Аккумуляторы WESTA
Отсутствие в удалённых районах развитой инфраструктуры часто вынуждает хозяев искать источники альтернативной энергии для своего дома. Технологии не стоят на месте, подобные вещи уже не являются чем-то экзотическим и труднодоступным. В данной статье вы узнаете, что сегодня предлагает рынок в качестве замены подключения к центральным электросетям.
Какие бывают
В окружающей среде энергия присутствует всегда в том или ином виде. Это ветер, излучение солнца, потоки воды, тепло земли. Остаётся лишь воспользоваться ими и преобразовать в ту, которая необходима. Рассмотрим, какие источники альтернативной энергии позволяют это сделать.
Солнечные батареи
Принцип работы основан на способности электронных приборов, называемых фотоэлементами, преобразовывать энергию фотонов солнечного света в электрическую. Данный пример альтернативной энергии является самым распространённым.
В батареях, выпускаемых для частного применения, используются кремниевые фотоэлементы. Они бывают двух видов:
- Поликристаллические. Очень хрупкие, поэтому требуют аккуратного обращения. Обладают малым КПД – не более 15%. Средний срок службы 20 лет. Преимущество – низкая цена.
- Монокристаллические. Более надёжны. Срок службы может достигать 50 лет. КПД 25%. Недостатком является дороговизна.
Преимущества солнечных батарей:
- неисчерпаемый источник энергии на несколько десятилетий;
- простота установки и обслуживания, для работы нет необходимости в ежедневном участии человека;
- долговечность;
- отсутствие вредного воздействия на окружающую среду и человека.
Их недостатками являются высокая стоимость оборудования, которое окупается довольно долго, и зависимость от интенсивности солнечного света. Если небо затягивает тучами, мощность фотоэлементов снижается.
Ветрогенераторы
Представляют собой комбинацию установленной на специальной мачте ветротурбины с лопастями и электрогенератора. При прохождении потоков воздуха через данную установку лопасти под их воздействием начинают вращаться и приводят в движение соединённый с редуктором внутренний вал.
Такая конструкция позволяет увеличить первоначальную скорость вращения. Редуктор подключён к генератору, который при вращении ротора вырабатывает электрический ток. Его излишки накапливаются в установленных аккумуляторах.
В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Первый тип более популярен. Многие модели оснащены системой автоматического разворота по направлению ветра, значительно увеличивающей эффективность работы установки.
Преимущества данных устройств во многом аналогичны солнечным батареям. КПД может составлять от 25% до 47% в зависимости от конкретной модели и погодных условий.
Работа ветрогенератора не зависит от времени суток. Нужен только ветер, и чем сильнее он будет, тем лучше. Стоимость оборудования относительно невысока, но затраты на монтаж могут выйти гораздо большими.
Основными недостатками являются шум во время работы и низкочастотный инфразвук, негативно влияющий на состояние здоровья. По этой причине устанавливать мачту с устройством следует как можно дальше от жилья.
Биогазовые установки
Используют для работы различные отходы жизнедеятельности, например, от домашних или сельскохозяйственных животных и птиц. В герметичной ёмкости они подвергаются обработке анаэробными бактериями, которые в свою очередь выделяют биогаз.
- Чтобы процесс шёл быстрее, отходы нужно периодически перемешивать, для чего используется ручная или механическая мешалка.
Биогаз попадает в специальное хранилище, называемое газгольдер, где подвергается усушке. Дальше он используется как обычный природный газ. Из оставшихся после переработки отходов можно сделать удобрение.
- Современные технологии для получения энергии с помощью биогазовых установок позволяют это делать без выполнения неприятных действий. Их главные преимущества:
- независимость от погодных условий;
- экономия на утилизации отходов;
- возможность использовать множество видов сырья.
- К недостаткам можно отнести следующие:
- хоть это и биологически чистый вид топлива, при его сжигании в атмосферу выделяется небольшое количество вредных выбросов;
- использовать установку удобно только в районах, богатых необходимым сырьём;
- стоимость оборудования достаточно высока.
Тепловые насосы
Их правильнее назвать альтернативным источником тепла. Предназначены для организации отопления и горячего водоснабжения дома. Потребляют электричество, поэтому их необходимо использовать в комбинации с другими видами альтернативной энергии.
Принцип действия основывается на способности таких веществ, как фреон, закипать при низких температурах. Когда оно переходит в газообразное состояние, выделяется тепловая энергия. Установка состоит из внешнего и внутреннего контуров, а также контура насоса. Внешний закапывается под землю или опускается на дно водоёма.
Циркулирующий по нему фреон нагревается под воздействием окружающей среды, в контуре насоса под большим давлением переходит в газообразное состояние, в результате чего температура поднимается до 70 С°. Внутренний разносит нагретый в насосе теплоноситель по дому.
Тепловые насосы очень эффективны и способны обеспечивать горячей водой и отоплением круглый год. Затраты на электроэнергию при этом минимальны – при расходе 1 кВт электричества выделяется в среднем 4 кВт энергии тепла.
Что выбрать
Давайте разберёмся, какой вариант альтернативной энергии лучше. Солнечные батареи являются наиболее предпочтительным вариантом из-за простоты и экологичности. Однако они не работают в ночное время суток.
Ветрогенераторы хорошо подходят для местностей, где постоянно дуют сильные ветры. Функционируют и днём, и ночью, но если потоки воздуха ослабевают – эффективность становится равна нулю. Наилучшим вариантом является комбинация этих двух устройств. Тогда вы можете быть почти на 100% уверенными, что никогда не останетесь без электричества.
Остановите свой выбор на биогазовой установке, если держите в хозяйстве коров, свиней или кур, или неподалёку есть ферма, откуда можно брать отходы для переработки.
А если вы нуждаетесь в горячем водоснабжении и отоплении, дополните систему дома тепловыми насосами. Они не требовательны в обслуживании, отсутствует необходимость покупать и где-то складировать топливо, как в случае, например, с твердотопливным котлом.
Фото видов альтернативной энергии
Энергетика
Ветряной электрогенератор из старого сканера
В последнее время очень много идет разговоров об энергосберегающих технологиях. Это и тепловые аккумуляторы, и вечные лампочки, и солнечные батареи, и даже испо…
Читать далее
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам:…
Читать далее
Солнечно-водородная энергия
Как уже неоднократно говорилось, существует масса альтернативных источников энергии, обладающих поистине неограниченным потенциалом. Человечество должно научит…
Читать далее
Биогаз на сельском подворье
Как ни крути, а все запасы энергии, которые есть на Земле — это результат воздействия Солнца. Соответственно, вся нетрадиционная энергетика основывается на испо…
Читать далее
Биогаз. Теория и практика
Казалось бы, солнечной энергии должно хватить человечеству на века. Это практически неисчерпаемый источник энергии. Но дело в том, что непосредственное применение…
Читать далее
Как сделать простую лампочку вечной
Устройство ставится и умещается в выключателе или рядом с ним. Оно позволяет плавно включать эл. лампу, т. е. до номинального значения увеличить ток через лампу…
Читать далее
Если вы когда-нибудь задавались вопросом: что такое тепловой аккумулятор, как он работает и какую пользу можете из этого извлечь лично вы, то читайте эту статью…
Читать далее
Технология строительства «Пассивный дом» — залог активной экономии
Еще в 1988 г., германский доктор Вольфганг Файст вместе с профессором Бо Адамсоном (из Швеции) предложили необыкновенную схему оборудования обычного здания. Сут…
Читать далее
Отапливание дома самодельной ветряной установкой
Наш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пой…
Читать далее
Экологически чистая энергия
Экологически чистая энергия из возобновляемых природных источников — это весьма перспективная тема для ведения рационального хозяйства. Солнечные электростанции…
Читать далее
Я хочу предложить читателям интересное на мой взгляд и полезное устройство — портативную ветроэлектростанцию. В летнее время я с семьей часто отдыхаю на берегу…
Читать далее
Самодельный термогенератор с нагревом с помощью пара
Этим вопросом я задался, когда готовился пойти в поход на байдарках на две недели. Электроэнергия требовалась, прежде всего, для восполнения заряда аккумуляторо…
Читать далее
Цена солнечных батарей в России сейчас достаточно высока. Это обуславливается их малой распространенностью и отсутствием собственных производств….
Читать далее
Модернизация системы освещения в целях экономии электроэнергии
Немаловажную роль в формировании себестоимости выпускаемой продукции играет экономия электрической энергии, а именно рационального использования освещения цехов…
Читать далее
Самодельная солнечная батарея
В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, кот…
Читать далее
Вода вместо бензина: электролиз — технология будущего
Это возможно самая важная вещь, которую вы когда-либо читали! Похоже, что изобретатель из США Стэнли Мэйер разработал электрическую ячейку, которая позволяет…
Читать далее
Установки для получения биогаза
В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные, с технической точки зрения, источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и …
Читать далее
Асинхронный электродвигатель в качестве генератора
В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхрон…
Читать далее
Продление жизни люминесцентным лампам
Стандартная схема включения люминесцентных ламп не лишена недостатков: гудит дроссель, глючит стартер, лампы моргают и никак не хотят загораться….
Читать далее
Вихревой индукционный нагреватель ВИН
Оказывается этот загадочный обогреватель ВИН устроен очень просто и его легко можно собрать прямо у себя дома. Рассмотрим вкратце принцип действия. В основу ра…
Читать далее
Примеры использования альтернативной энергии в виде готовых решений и устройств своими руками
Запасы углеводородов на нашей планете рано или поздно закончатся. Даже с учётом внедрения различных технологий по их экономии, истощение запасов угля, нефти и газа не за горами. Стоимость энергоносителей растёт и люди понимают, что о сохранности своего бюджета позаботиться могут только они сами. Поэтому обращают внимание на альтернативные источники энергии. Кроме того, интерес к альтернативной энергетике вызывается и банальным отсутствием в некоторых местах «благ цивилизации» в виде газа и электроэнергии. Часто получается так, что подвод электричества или газа в некоторые населённые пункты экономически не оправдан, а за свой счёт жители этого сделать не могут. Поэтому владельцы частных домов делают своими руками или приобретают различные установки для получения тепла и электричества. Ведь энергия содержится в солнечном свете, ветре, недрах Земли, приливах и отливах. Кроме того, используют разницу температур, энергию падающей воды и прочие источники альтернативной энергии. В этом материале мы поговорим о разных интересных установках в области альтернативной энергетики, сделанных своими руками.
Готовые решения для использования альтернативной энергии
Как вы знаете, окружающая природа полна энергии. Наверняка, все слышали о том, что можно достаточно эффективно использовать солнечный свет, ветер, приливов, отлив и другие возобновляемые источники энергии. Причём эту энергию можно использовать в масштабах целой страны, а можно только для обеспечения энергией частного дома или дачи.
Ниже приведены некоторые примеры установок, позволяющих преобразовывать альтернативную энергию в свет и тепло:
- Солнечная панель;
- Установка для получения биогаза;
- Тепловой насос;
- Ветряной генератор.
Если у вас есть в наличии свободные средства, то можно приобрести такие установки и оплатить монтаж. Благодаря наличию устойчивого спроса на такие установки производители за рубежом и в России наладили выпуск подобной продукции. Но если вы ограничены в средствах, то можно попробовать сделать такие установки своими руками.
Давайте разберём некоторые примеры.
Вернуться к содержанию
Тепловой насос
Принцип действия всех разновидностей тепловых насосов базируется на циклах Карно. Установка представляет собой холодильник. В процессе работы он забирает низкопотенциальную энергию при её охлаждении.
А затем проводит её преобразование в тепловую энергию с высоким потенциалом. В роли окружающей среды могут выступать воздух, земля, вода. Эти вещества в любой момент содержат определённое количество тепла.
В состав теплового насоса входят следующие основные узлы:
- Наружный контур, в котором находится природный теплоноситель;
- Внутренний контур, заполненный водой;
- Компрессор;
- Испаритель;
- Конденсатор.
Как и в бытовом холодильнике в таких системах используется фреон. Наружный контур, как правило, погружают в скважину с водой или просто в водоём на поверхности. Есть варианты, когда наружный контур закапывается в землю. Но это дорого стоит и не всегда можно осуществить.
Тепловой насос
Существуют готовые решения тепловых насосов, а есть те модели, которые делаются своими руками. Как сделать это устройство для использования альтернативной энергии своими руками? Для начала нужно найти компрессор. Если есть старый кондиционер или холодильник, можно снять с них. Мощность, требуемая на нагрев, составляет до 10 кВт.
Коллектор теплового насоса может быть установлен как горизонтально, так и вертикально. Второй вариант используется, если места недостаточно. Тогда делается бурение несколько скважин, в которые и опускается контур.
Если расположение горизонтальное, то коллектор закапывается в землю примерно на 1,5 метра. Теплообменник в воде делается тогда, когда обогреваемое жильё находится у берега природного водоёма. Для конденсатора потребуется ёмкость объёмом 120─140 литров.
В неё помещается змеевик из меди, где циркулирует фреон.
Испаритель может быть выполнен их пластиковой ёмкости того же объёма, что и конденсатор. В него вставляется медный змеевик, который совмещается через компрессор с тем, что находится в конденсаторе.
При изготовлении системы своими руками патрубок для испарителя обычно выполняется из куска канализационной трубы. С помощью патрубка выполняется регулирование поступления воды. Испаритель опускают в водоём.
При его обтекании вода запускает процесс испарение фреона. Тот, в свою очередь, поднимается наверх в конденсатор. Там он отдаёт тепловую энергию воде, в которой находится змеевик.
Эта вода обогревает дом, циркулируя в отопительной системе.
Стоит отметить, что температура воды в водоёме не столь важна. Главное, чтобы она там была постоянно. Если насос спроектирован и смонтирован правильно, то может обогревать дом зимой. Даже если температура воды в водоёме будет очень низкой. Летом тепловой насос может выступить в роли кондиционера для охлаждения помещения.
Вернуться к содержанию
Солнечные батареи
Это, пожалуй, наиболее распространённый вариант использования альтернативной энергии. В этом случае источников альтернативной энергии является солнечный свет, а преобразуется он в электрический ток. Принцип работы солнечной батареи можно посмотреть по ссылке.
Солнечная батарея
Солнечные батареи предлагаются в составе готовых решений и их можно изготовить своими руками. Если это установки фабричного производства, то, как правило, в комплекте идёт контроллер, инвертор, иногда аккумуляторы, необходимые провода и крепёж. Хотя можно встретить немало предложений, когда солнечные панели продаются отдельно.
Что касается изготовления солнечных батарей своими руками, то для многих это занятие стало настоящим хобби. Иногда даже проводятся выставки по тематике использования альтернативной энергии. На них энтузиасты показывают солнечные батареи, которые сделали своими руками.
Для самостоятельного изготовления гелиопанелей нужно купить фотоэлементы (на моно или поликристаллах) и спаять их в последовательную цепь. Количество элементов определяется требуемым напряжением и мощностью на выходе батареи. Изготовить фотоэлементы своими руками не получиться. Технология сложная и реализовать её можно лишь в фабричных условиях.
Итак, что необходимо сделать по шагам:
- Спаять в последовательную цепь фотоэлементы;
- Закрепить их на стеле, поликарбонате или другом материале, пропускающем солнечный свет. Исполнение бывает разным. Фотоэлементы располагаются между стёклами, а стыки изолируются. Иногда элементы просто закрепляют на стекле защитной автомобильной плёнкой;
- Изготовить корпус для батареи из алюминиевых уголков;
- Установить панель с фотоэлементами в корпус;
- Соединить панель с другими элементами гелиосистемы.
Подробнее об изготовлении солнечной батареи своими руками читайте по указанной ссылке.
Что касается типа фотоэлементов, то монокристаллические считаются более эффективными, чем поликристаллические. Они способны хорошо улавливать рассеянный солнечный свет, что важно в условиях пасмурной погоды.
Хотя есть мнение специалистов, что для эффективности работы солнечной батареи гораздо важнее равномерность свойств фотоэлементов, чем их тип.
В любой случае, на практике удаётся добиться КПД солнечной панели не более 15─17%.
Вернуться к содержанию
Установка для синтеза биогаза
Биогаз представляет собой чистый вид топлива, получаемый без ущерба для окружающей среды. Технология его получения основывается на деятельности анаэробных бактерий. В качестве сырья для синтеза биогаза используются пищевые отходы.
Установка для синтеза биогаза
Отходы как жидкие, так и твёрдые помещаются в ёмкость. Это должна быть герметичная ёмкость, которая оснащена шнеком. Он используется для перемешивания этой массы. Кроме того, должны быть предусмотрены:
- Вход для загрузки отходов;
- Выход для остатков отходов, которые не были переработаны;
- Патрубок для отвода газа.
Герметичность установки должна быть проведена особенно тщательно. Если газ из ёмкости планируется отбирать периодически, то нужно предусмотреть специальный клапан. С его помощью вы сможете сбросить избыточное давление, если необходимо. При разложении биологических отходов в этой установке выделяется сероводород и метан, в составе которых присутствует углекислота.
Вообще, создание установки для синтеза биогаза своими руками непростая задача. Обычно на практике используются готовые решения, но некоторые умельцы самостоятельно делают такие установки для получения альтернативной энергии. Для этого следует решить несколько задач, изложенных ниже:
- Нужно обустроить место для ёмкости. Её объём выбирается исходя из того, сколько будет одновременно перерабатываться отходов. Чтобы обеспечить эффективную работу установки, нужно заполнить её на 2/3. Сама ёмкость может быть из металла или из бетона. Что касается производительности, то 100 м3 газа получаются из 1 тонны пищевых отходов;
- Организовать подогрев. Для ускорения процесса ёмкость с отходами должна подогреваться. Здесь может быть несколько вариантов. К примеру, змеевик вокруг ёмкости или ТЭН под ёмкостью. Анаэробные бактерии становятся активными при нагреве до определённой температуры. Поэтому обогрев необходим;
- Автоматика. Обогрев должен включаться, когда загружается новая партия отходов и выключаться при достижении определённой температуры;
- Нужен газовый электрогенератор для преобразования полученного биогаза;
- Следует организовать сбор отработанного сырья отходов. Эти отходы можно использовать для удобрения на садовых грядках.
Такие установки для генерации биогаза применяются в США и Китае в различных частных хозяйствах и на фермах. Здесь основная проблема в том, чтобы организовать беспрерывное получение биогаза. А для этого потребуется постоянный поток пищевых отходов или навоза.
Вернуться к содержанию
Ветряной генератор
Ещё в далёком прошлом наши предки стали использовать ветряные мельницы. Чего-то принципиального в таких устройствах не изменилось. Только теперь энергия ветра используется не для получения муки, а для выработки электрического тока.
Привод от лопасти передаётся на генератор, и он преобразует энергию вращения в электрический ток. Есть немало готовых решений «ветряков», но ещё больше их изготавливается своими руками.
Такие установки для использования альтернативной энергии являются самыми популярными для самостоятельного изготовления после солнечных батарей.
Ветряной генератор
Чтобы изготовить ветрогенератор своими руками, потребуются:
- Генератор;
- Высокая башня;
- Накопительный аккумулятор;
- Лопасти.
Кроме того, нужно организовать хотя бы элементарную схему управления ветряным генератором для получения и накопления электричества. Сооружение башни и вращающихся лопастей является не очень сложным. Для этого нужно только немного соображать в механике и подобрать нужные материалы. А вот с генератором несколько сложнее.
Если есть лишние деньги, то можно купить уже готовый генератор с необходимыми характеристиками. Однако умельцы предлагают использовать для этого мотор от старой стиральной машинки. Его переделывают в генератор с использованием неодимовых магнитов.
Работа по переделке непростая. Места в виде углублений под магниты делаются путём расточки ротора двигателя на токарном станке. В полученные углубления магниты приклеиваются на суперклей. После этого ротор заворачивается в бумагу, а пространство между магнитами заливается «эпоксидкой». После высыхания бумага удаляется и проводится шлифование поверхности ротора «наждачкой».
Учтите, чтобы устранить залипание магнитов, их нужно расположить под небольшим наклоном. В этом случае, когда ротор будет вращаться, на магнитах будет возникать разность потенциалов. Тогда с клемм снимается электрический ток.
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
Альтернативные источники энергии: 5 основных видов
На сегодняшний день существует множество альтернативных источников энергии, которые применяются как в быту, так и на производствах
К нетрадиционным источникам энергии относят энергию солнца, ветра, а также ту, которая вырабатывается мускульными усилиями человека. Подробности узнаем ниже.
Практичная альтернативная энергетика: виды
Альтернативные источники энергии – это разнообразные перспективные способы получения, а также передачи полученной электроэнергии. При этом такие источники энергии, возобновляемые, и приносят минимальный вред окружающей среде. К таким источникам энергии относятсясолнечные панели и солнечные станции.
Они в свою очередь подразделяются на 3 типа получения энергии с помощью:
- Фотоэлементов;
- Солнечных панелей;
- Комбинированных вариантов.
Популярно использование систем зеркал, которые нагревают воду до высоких температур, в результате чего получается пар, который, проходя через систему труб, крутит турбину. Ветряки и ветряные станции дают ток за счет энергии ветра, который крутит специальные лопасти, соединенные с генераторами.
Популярно использование энергии волн, а также приливов и отливов.
Как показывали опыты, такие электростанции способны вырабатывать около 15 кВт, что значительно превосходит по мощности солнечные и ветровые электростанции.
Из геотермальных источников горячая вода широко используется для вырабатывания электроэнергии. Интересно использование кинетической энергии в некоторых помещениях, например, в спортивных залах, где движущиеся части тренажеров соединены с помощью тяг с генераторами, которые, в результате движения людьми, вырабатывают электроэнергию.
Нетрадиционные источники энергии: способы получения
Нетрадиционные источники энергоснабжения – это в первую очередь получение электроэнергии с помощью ветра, солнечного света, энергии волн приливов и отливов, а также с использованием геотермальных вод. Но, помимо этого, есть и другие способы с использованием биомассы и других методов.
А именно:
- Получение электричества из биомассы. Такая технология подразумевает под собой производство из отходов биогаза, который состоит из метана и углекислого газа. Некоторые экспериментальные установки (гумиреактор от Михаэль) перерабатывают навоз, солому, что позволяет получить из 1 т материала 10–12 м3 метана.
- Получение электричества термальным способом. Преобразование тепловой энергии в электричество путем нагрева одних соединенных между собой полупроводников, состоящих из термоэлементов и охлаждения других. В результате разницы температур, получается электрический ток.
- Водородная ячейка. Это устройство, которое из обычной воды путем электролиза позволяет получить достаточно большое количество водородно-кислородной смеси. При этом расходы на получение водорода минимальны. Но такое получение электроэнергии пока только лишь находится в стадии экспериментов.
Еще одной разновидностью получения электроэнергии является специальное устройство, которое называется двигатель Стирлинга. Внутри специального цилиндра с поршнем находится газ или жидкость.
При внешнем нагреве объем жидкости или газа увеличивается, поршень двигается и заставляет работать в свою очередь генератор. Далее газ или жидкость, проходя по системе труб, охлаждается и двигает поршень обратно.
Это довольно грубое описание, но дает понять, как работает данный двигатель
Варианты альтернативной энергии
В современном мире из-за некоторого ограничения природных ресурсов тепла и электроэнергии, некоторые люди используют альтернативные источники энергии. Одними из основных направлений альтернативной энергетики является поиск и использование нетрадиционных видов и источников.
Источники, с помощью которых можно получить электричество:
- Являются возобновляемыми;
- Могут успешно заменить традиционные;
- Постоянно усовершенствуются, ведутся разработки и исследования.
Оснащение пъезоэлементами высокой мощности турникетов в метро и на железнодорожных станциях позволяет, при наступлении на специальные пластины, от давления человеческого веса вырабатывать электроэнергию. Такие действующие установки в качестве эксперимента установлены в некоторых городах Китая и Японии.
Зеленая энергетика – получение биогаза, которым впоследствии можно отапливать дома из морских водорослей. Установлено, что с 1 га водной поверхности, занятой зелеными водорослями, можно получить до 150 000 м3 газа.
Использование энергии спящих вулканов, вода закачивается в вулкан, под воздействием тепла и высоких температур, превращается в пар, который по специальным трубам поступает к турбине и крутит ее. В настоящее время в мире действует всего 2 таких экспериментальных установки.
Использование сточной воды с помощью специальных ячеек, в которых находятся особенные бактерии, которые окисляют органику, приводит к тому, что в ходе химических процессов, происходит выработка электронов и, как следствие, электричества.
Источники энергии дома: варианты
В связи с ростом тарифов на энергию многие люди начинают задумываться не только об экономии энергии, но и об дополнительных источниках энергии. Некоторые люди предпочитают сделать самоделки своими руками, а некоторые предпочитают какие-либо готовые решения, к которым могут относиться определенные варианты.
А именно:
- Установка на стекла солнечных панелей, которые обладают высокой прозрачностью, благодаря чему их можно размещать даже в многоэтажных домах. Но при этом их КПД даже в солнечную ясную погоду не превышает 10%.
- Для освещения некоторых участков помещения используются светодиоды и светодиодные лампы на небольших аккумуляторах соединенных с солнечной панелью. Достаточно в течение дня заряжать, таким образом, аккумулятор чтобы вечером получить освещение.
- Установка традиционных солнечных панелей, которые позволяют заряжать аккумуляторы и от них уже через инвертор частично питать домашние приборы и лампы. Можно также вырабатывать горячую воду в теплое время года путем установки вакуумного насоса и теплового коллектора на крышу.
У жителей, проживающих в городских условиях, к сожалению, выбор дополнительных источников энергии ограничен, в отличие от тех, кто проживает в загородных домах. В частном доме гораздо больше возможностей сделать автономное электроснабжение. А также сделать для загородного дома или на даче автономные независимые системы обогрева.
Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии
Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.
Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:
Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным.
В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха.
Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.
Эффективно использование обыкновенного генератора, особенно в северных регионах России, так как, при недостатке солнечного света, панели просто бесполезны.
То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.
Ток и тепло своими руками: альтернативная энергетика для дома
Дармовая электроэнергетика для квартиры или частного дома всегда интересовала людей, так как в последние годы тарифы на отопление и электроэнергию только лишь растут.
И для экономии, многие люди стараются найти варианты получения тепла и энергии даром.
Для этого изготавливают разные системы, в том числе пытаются изобрети вечный источник, и придумывают необычные и новые способы получения тока и тепла.
Относительная бесплатная энергетика (сборка солнечных панелей своими руками):
- Можно приобрести части солнечной батареи в Китае;
- Самостоятельно все собрать;
- Как правило, к каждому комплекту прилагается схема сборки.
- Все это позволяет самостоятельно собрать панель и схему питания, в частности квартиры или частного дома.
Безтопливная халявная энергетика получается из электромагнитных волн – любые колебания можно преобразовать в электричество. Правда КПД таких схем очень мал, но, тем не менее, с помощью специально сделанных приборов можно заряжать телефоны и прочую мелкую бытовую технику.
Правда зарядка займет довольно длительное время.
Для получения тепла, некоторые умельцы используют метан, который в свою очередь получают из навоза животных и прочих отходов. Правильно сделанная система является хорошим вариантом для получения тепловой энергии и обогрева дома, а также для приготовления пищи.
Солнце и ветер, как альтернативные виды энергии
Альтернатива получения, как тепла, так и электричества, для многих людей является актуальной Малая солнечная энергетика – это использование солнечных батарей на основе кремния, количество получаемой энергии зависит от количества батарей, широты местонахождения дома или иного помещения.
Интересна технология получения энергии с помощью генераторов, достаточно к генератору подключить контроллер заряда, и соединить всю схему с аккумуляторами, так можно получить достаточное количество энергии.
Актуально использование специальных термоэлектрических преобразователей энергии тепла в электричество, проще говоря, использование термопары из полупроводников.
Одна часть пары нагревается, вторая охлаждается, в результате этого возникает свободная электроэнергия, которую можно использовать в быту.
Можно использовать в качестве выработки энергии детей, достаточно соединить на детской площадке качели с динамо-машиной с тем, чтобы получать небольшой процент электроэнергии, который может использоваться для освещения детской площадки.
Бесплатная электроэнергия своими руками (видео)
Альтернатор или, проще говоря, генератор электроснабжения на сегодняшний день является наиболее привычным способом получения электрической энергии. Но, несмотря на это, находится достаточно много возможностей для получения электроэнергии с использованием альтернативных источников по всему земному шару.
- admin IDV
- Распечатать
Альтернативная энергетика своими руками для дома
Хозяева домов могут уменьшить счета за электроэнергию, если применят альтернативные энергосберегающие технологии.
Для этого можно установить на своем участке, на плоских и наклонных поверхностях крыши дома:
- солнечные батареи;
- солнечные коллекторы;
- ветрогенераторы;
- светодиодные фонари;
- тепловые насосы.
Все это источники переменного тока, получаемого от солнца, воды и ветра. Полученного количества тепла и электричества хватит для помещений и подсобных хозяйств, например, теплицы.
Для установки таких средств приобретают готовые комплектующие в магазинах, выполняют сборку, монтаж и установку.
Альтернативная энергия которая будет использоваться для частного дома доступна с точки зрения технологий и финансово, так как часто реализуется своими руками.
Собираем альтернативный источник энергии | Лучшие идеи для частного дома
Получать электроэнергию и тепло от общих сетей финансово невыгодно. Экологии наносится вред. Автономные энергоэффективные технологии снабжают необходимыми энергоресурсами. Оплата коммунальных услуг снижается. Окружающая среда не загрязняется.
Доступны разные виды альтернативной энергетики для сбережения ресурсов, которые можно использовать.
Солнечные батареи
Солнечный поток – это энергия, при помощи которой получают:
- тепло для обогрева дома;
- электричества – свет и работа электроприборов.
Плюсы:
- неограниченность ресурса;
- экологичность;
- полная бесшумность;
- трансформация исходной энергии в разные виды;
- самостоятельное конструирование.
КПД солнечных панелей зависит от интенсивности ухода за ними. При появлении налета пыли или грязи отдача снижается.
У монокристаллов коэффициент полезного действия составляет 14%, тогда как у поликристаллов – 9%.
Получение электроэнергии из недр земли
Чтобы получить из недр Земли энергию, устанавливают тепловой насос, работающий по геотермальному принципу. Схема универсальная – она дает возможномть получать электричество как из почвы, так и из грунтовых вод.
Генератор из биоотходов
Биогаз также используется для отопления. Принцип работы прибора аналогичен тем, которые работают на природном топливе. Получают энергоресурсы благодаря жизнедеятельности анаэробных бактерий. Отходы помещают в закрытую емкость. В баке процесс жизнедеятельности бактерий приводит к выделению газа метана.
Недостаток – нужен постоянный источник отходов. Поэтому станцию, работающую на биотопливе, используют на фермах.
Энергия из ветра
Использование ветрогенератора основано на принципе мельницы. Вращающиеся лопасти вырабатывают электричество.
Применение возможно только в областях, где постоянно дуют ветра, которые должны обладать достаточной мощностью, для того, чтобы вращать лопасти.
Самодельная гидроэлектростанция
Если в шаговой доступности находится ручей со стремниной, то на нем можно организовать самодельную электростанцию. Это даст дополнительную возможность получать электричество.
Зарядка аккумулятора от солнечной батареи
Для того, чтобы повысить автономность работы аккумулятора, используют солнечные батареи. Оснастив накопительное устройство солнечными пластинами в 30-35 мА, можно обеспечить бесперебойное питание устройства, выдающего емкость в 0,5 А/ч.
Единственная проблема, которая может в этом случае возникнуть – облачная погода. Она растягивает во времени зарядку аккумулятора. Ночью процесс останавливается.
Тепловые насосы для отопления
Тепловые насосы – это емкость, заполненная фреоном. Весь режим работы альтернативного устройства основан на цикле Карно, когда тепло забирается из окружающей среды.
Принцип работы теплового насоса
В состав насоса входят:
- Внешний контур, который заполняется теплоносителем природного происхождения.
- Внутренний контур, который заполняют проточной водой.
- Испаритель.
- Компрессор.
- Конденсатор.
Принцип работы заключается в том, что наружный контур помещается в любой тип теплоносителя, например, в водоем. При перепадах температуры (между дневными и ночными показателями) происходит выделение тепла водой. Этот выделенный излишек забирается внутренним контуром и преобразуется в энергию.
Сборка теплового насоса из подручных материалов
Для того, чтобы в домашних условиях изготовить альтернативный тепловой насос необходим в первую очередь компрессор мощностью не менее 7 кВт.
Вторым элементом является конденсатор, который должен быть выполнен из нержавеющего металла. Внутрь бака помещается медный змеевик.
Важно – там, где змеевик выходит из бака необходимо продумать элементы крепления, которые позволят подсоединить шланг. Суть змеевика заключается в том, что в нем будет находиться фреон.
Пластиковый испаритель должен иметь приблизительно такой же объем бака, как и накопитель. В нем устанавливают продолжение змеевика, по которому в дальнейшем будет циркулировать фреон.
Советуем почитать: Всемирный день вторичной переработки
Вход в бак снабжается канализационной трубой. Бак будет наполняться водой из природного резервуара.
Схема работы и последовательность шагов:
- Испаритель устанавливается в водоеме. Он заполняется водой.
- Хладагент испаряется.
- Он поднимается по трубам и переходит в емкость испарителя.
- Из-за перепада температуры он конденсируется и выделяет тепло.
Устройство и использование ветрогенераторов
Конструкция ветрогенератора состоит из двух основных частей. Механическая часть состоит из столба, к которому крепится вертушка. Столб ставят как можно дальше от дома.
Подвижная часть представляет собой лопасти, прикрепленные к цилиндру, внутри которого имеется шарикоподшипниковый механизм. Он обеспечивает вращение.
Интенсивность оборотов влияет на количество тока, который будет вырабатывать вся конструкция.
Вторая часть – это генератор. Его можно приобрести в электротехническом магазине.
Основная задача правильно совместить две части изделия, для его правильной работы.
После сборки устанавливать конструкцию нужно в тех местах, где потоки воздуха смогут крутить лопасти максимально быстро и долго. Иначе эффективность будет низкой.
Классификация ветряных генераторов – источников альтернативной энергии
По типу конструкции ветрогенераторы могут быть:
- Горизонтальные – крыльчатые.
- Вертикальные – карусельного типа.
Устройство ветряного генератора
Конструкция обуславливает следующий принцип действия альтернативного механизма:
- Лопасти колеса вращаются под действием ветра.
- Вращение передает на ротор двигателя крутящий момент. Сам вал находится внутри конструкции. Между лопастями и валом расположен редуктор, который способен преобразовать малое количество вращений в большее – для того, чтобы увеличить мощность.
- Далее располагается инвертор. Он преобразует механическое движение в электрический ток.
- Завершает всю конструкцию аккумулятор, который собирает полученное электричество и доставляет его в дом.
Электростанция на солнечных батареях
Установка солнечных панелей потребует:
- Накопители, представляющие из себя фотоэлементы.
- АКБ – для накопления заряда.
- Контроллер, который позволит следить за аккумулятором.
- Устройство для преобразования 12 или 24 В тока в 200 В.
- Конструктивные и фиксирующие элементы.
Особенности установки на доме
Следует учесть, что угол наклона должен меняться. Зимой альтернативный солнечный накопитель следует переводить в положение с большим углом к горизонту. Делается это для того, чтобы на солнечном коллекторе не скапливался снег. Иначе это приведет к резкому уменьшению эффективности.
Выбирать следует участок крыши дома, которая обращена на южную, восточную или юго-восточную стороны света.
Советуем почитать: Возвратные и безвозвратные отходы производства
Солнечные коллекторы для нагрева воды
Для получения горячей воды и отопления в частном доме используют альтернативный коллектор, работающий от солнечного тепла. Принцип работы и устройство конструкции:
- Короб. Металлический прослужит дольше. Выполненный из плит ОСБ, ДВП, ДСП – более дешевый вариант, но его эксплуатации будет менее длительная. Для увеличения срока службы пропитывают плиту специальными септиками и лаками.
- На дно короба укладывается минеральная вата или пенопласт – они служат теплоизоляторами и предотвращают теплопотери.
- На плиту укладываются плотными рядами трубы. Лучший материал медь – обладает высокой теплопроводностью. Допускаются металлопластиковые варианты, но их энергоэффективность будет на 20% меньше медных.
- Входная часть и выходная снабжаются фиттингами. Они обеспечивают подключение к коммуникациям водоснабжения дома.
- Сверху короб закрывается стеклом. Можно также использовать акриловый материал или монолитный поликарбонат. Важный момент – поверхность должна быть не гладкой, а рифленой, для лучшего процесса нагрева. Солярное стекло обладает способностью устранять потери тепла. Оно обеспечивает меньшие энергопотери.
Далее вся альтернативная конструкция подключается к источнику воды, который будет циркулировать внутри помещения.
Как сделать ветрогенератор?
Вертикальные ветрогенераторы просты в конструкции. Их легко смастерить для использования в частных домах, причем можно выполнить это своими руками. Данный вид альтернативного источника бладают высокой эффективностью, КПД и надежностью эксплуатации.
Вертикальное расположение ветряка у дома позволяет лучше улавливать потоки ветра и не переживать за устойчивость всей конструкции.
Изготовление ветроколеса для дома
Альтернативное ветроколесо имеет лопасти, насаженные на конус или цилиндр. Подшипник будет вращать их на валу, далее идет редуктор и генератор электрического тока. Включить в цепь не получится напрямую. Необходимо далее трансформировать энергию в переменный ток.
Сборка, установка и подключение
При сборке и установке альтернативного вертикального ветряка выбирают любое место рядом с домом для расположения всей конструкции. Профиль лопастной конструкции позволяет получать высокий коэффициент полезного действия.
У горизонтального конструктивного решения ветряка необходимо предусмотреть высокий шест. Лопасти располагают как можно выше.
Обоим типам понадобится АКБ.
Использовать в доме альтернативные источники энергии – выгодно и надежно. Применяют как один из видов, так и сразу несколько с учетом погодных и климатических условий.
Альтерн. энергия
Это небольшое устройство является одновременно батареей на солнечных батареях и беспроводной зарядной площадкой. С одной стороны — поликристаллическая солнечная панель мощностью 3 Вт, способная
Читать далее
Привет всем! Сегодня в статье я попытаюсь вам подробнейшим способом описать изготовление полезной самоделки. А именно сегодня мы подробно рассмотрим, как сделать компактную динамо-машину для зарядки
Читать далее
Несколько лет назад мастер купил лампу на распродаже. Отражатель лампы был изготовлен из алюминия и имел вогнутую поверхность в виде параболического зеркала. Во время моих первоначальных
Читать далее
В СССР для питания велофары устанавливали динамо. Для того чтобы, при движении велосипеда, лампочка в фаре светилась, нужно было металлическое колесо, установленное на динамо, прижать к шине
Читать далее
toozpick
Генераторы / Химия и опыты
10-12-2019, 15:25
5
Рейтинг: 4.37 из 10
Приветствую, Самоделкины! Наступила зима, похолодало и этому старенькому аккумулятору уже не под силу завести двигатель автомобиля. Скорее всего аккумулятор потерял значительную часть своей емкости,
Читать далее
Здравствуйте, уважаемые читатели! Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как построить своими руками велогенератор. На базе велосипеда можно создать генератор, с помощью которого можно запитывать
Читать далее
warenic
Альтерн. энергия
11-11-2019, 17:29
10
Рейтинг: 8.15 из 10
Доброго времени суток, уважаемые читатели и любители помастерить! Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как сделать небольшую биогазовую установку работающую на отходах. Мастер antoniraj с
Читать далее
Здравствуйте, уважаемые посетители сайта «В гостях у Самоделкина». В этой статье представлен вариант изготовления генератора для лодочного мотора Tohatsu M5 (5 л.с.). В спецификации к мотору (среди
Читать далее
pogranec
Альтерн. энергия / Ветряки
18-10-2019, 22:53
6
Рейтинг: 7.41 из 10
С развитием технологий, альтернативная энергетика все больше входит в жизнь современного общества. Солнечная энергетика, ветрогенераторы, гидрогенераторы и даже геотермальное отопление для
Читать далее
Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины! Портативные зарядные устройства на аккумуляторах (Powerbank) уже давно вошли в повседневную жизнь. В данной статье, автор YouTube канала «KJDOT»
Читать далее
Приветствую любителей помастерить, предлагаю к рассмотрению автономный источник питания, от которого можно зарядить мобильный телефон, ноутбук и прочую технику, а также можно организовать систему
Читать далее
pogranec
Автосамоделки / Генераторы
2-09-2019, 00:25
15
Рейтинг: 8.4 из 10
А нужно, для переделки бензинового автомобиля в электрический, всего то немного, заменить двигатель ДВС на электро. Как справился с этой задачей мастер-самодельщик, мы и узнаем из этой статьи. Раньше
Читать далее
Гелиостат, это устройство способное поворачивать зеркало, (в данном случае солнечную панель) так, чтобы направлять солнечные лучи постоянно в одном направлении, несмотря на видимое суточное движение
Читать далее
Привет всем любителям помастерить, а также тем, кто может находить выходы из сложных жизненных ситуаций. Сегодня мы рассмотрим проект, как автор организовал бесплатный полив огорода, используя
Читать далее
Альтернативная энергия на сайте полезных самоделок
В последнее время очень много идет разговоров об энергосберегающих технологиях. Это и тепловые аккумуляторы, и вечные лампочки, и солнечные батареи, и даже испо…
Читать далееКак известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам:…
Читать далееКак уже неоднократно говорилось, существует масса альтернативных источников энергии, обладающих поистине неограниченным потенциалом. Человечество должно научит…
Читать далееКак ни крути, а все запасы энергии, которые есть на Земле – это результат воздействия Солнца. Соответственно, вся нетрадиционная энергетика основывается на испо…
Читать далееКазалось бы, солнечной энергии должно хватить человечеству на века. Это практически неисчерпаемый источник энергии. Но дело в том, что непосредственное применение…
Читать далееУстройство ставится и умещается в выключателе или рядом с ним. Оно позволяет плавно включать эл. лампу, т. е. до номинального значения увеличить ток через лампу…
Читать далееЕсли вы когда-нибудь задавались вопросом: что такое тепловой аккумулятор, как он работает и какую пользу можете из этого извлечь лично вы, то читайте эту статью…
Читать далееЕще в 1988 г., германский доктор Вольфганг Файст вместе с профессором Бо Адамсоном (из Швеции) предложили необыкновенную схему оборудования обычного здания. Сут…
Читать далееНаш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пой…
Читать далееЭкологически чистая энергия из возобновляемых природных источников – это весьма перспективная тема для ведения рационального хозяйства. Солнечные электростанции…
Читать далееЯ хочу предложить читателям интересное на мой взгляд и полезное устройство – портативную ветроэлектростанцию. В летнее время я с семьей часто отдыхаю на берегу…
Читать далееЭтим вопросом я задался, когда готовился пойти в поход на байдарках на две недели. Электроэнергия требовалась, прежде всего, для восполнения заряда аккумуляторо…
Читать далееЦена солнечных батарей в России сейчас достаточно высока. Это обуславливается их малой распространенностью и отсутствием собственных производств….
Читать далееНемаловажную роль в формировании себестоимости выпускаемой продукции играет экономия электрической энергии, а именно рационального использования освещения цехов…
Читать далееВ хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это – богатство, кот…
Читать далееЭто возможно самая важная вещь, которую вы когда-либо читали! Похоже, что изобретатель из США Стэнли Мэйер разработал электрическую ячейку, которая позволяет…
Читать далееВ последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные, с технической точки зрения, источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и …
Читать далееВ статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхрон…
Читать далееСтандартная схема включения люминесцентных ламп не лишена недостатков: гудит дроссель, глючит стартер, лампы моргают и никак не хотят загораться….
Читать далееОказывается этот загадочный обогреватель ВИН устроен очень просто и его легко можно собрать прямо у себя дома. Рассмотрим вкратце принцип действия. В основу ра…
Читать далееЭнергия для дома своими руками. Альтернативные источники энергии.
После постройки дома и ввода его в эксплуатацию основные расходы будут именно на энергию. Это обстоятельство делает выгодным использование альтернативных источников. В тоже время устройства для получения альтернативной энергии дороги сами по себе и срок их окупаемости составляет не менее 10 лет. Выходом будет альтернативные источники энергии для дома своими руками. Их изготовление стоит в разы дешевле. При этом используется не изготовление с нуля, а сборка из готовых компонентов. Здесь есть множество решений. Их можно разделить на системы генерации энергии и системы ее сохранения.
Ветрогенераторы для дома дачи
В первую очередь интересны из-за своей низкой стоимости при самостоятельном изготовлении. Если их приобретать новыми в готовом виде, то особой выгоды в сравнении с солнечными батареями они не обеспечивают. Исключение — ветреные места, например, горные районы. При самостоятельном изготовлении выгода может быть огромной.
При установке нужно помнить, что ветрогенераторы издают шум. Скоростные модели при работе на сильном ветре небезопасны, из-за возможного разлета элементов лопастей. Лучше всего ветряки подходят для больших ветреных участков, с низкой стоимостью земли. Там под них вполне можно отвести несколько соток в отдаленном углу. Для компактных участков, придомовых территорий в коттеджных поселках они не подходят.
Вертикальные тихоходные ветрогенераторы безопасны и производят меньше шума. Ветровое колесо у них намного проще в изготовлении, но сам электрический генератор требует повышающего редуктора.
Солнечные батареи
Их можно назвать самым лучшим источником альтернативной энергии. Они не имеют подвижных элементов, чрезвычайно надежны и эффективны, подходят для любых населенных климатических зон. Солнечные батареи можно размещать в коттеджных поселках, на компактных городских участках, на крыше дома. Они очень функциональны, но их распространению препятствует высокая цена. Советы по выгодному приобретению:
- приобретать панели не менее 250 Вт мощности;
- не покупать солнечные батареи у посредников;
- не приобретать готовых комплектов с инверторами;
Выгодно купить солнечные батареи можно на Алиэкспрессе и сайтах производителей. Китайские производители вне конкуренции в ценовом отношении. Панели по 200 – 250 вт наиболее удобны (площадь 1 – 1,5м). Также функциональны гибкие пленочные солнечные элементы.
Такие альтернативные источники энергии как солнце обладают суточной цикличностью. Поэтому часть стоимости системы нужно будет потратить на аккумуляторы. Предложено множество вариантов.
Запасаем электроэнергию
Солнечная альтернативная энергетика требует аккумуляторных батарей. В доме нет особых требований по массе и габаритам батарей, поэтому выбор нужно проводить по цене и количеству циклов. Сейчас оптимальный вариант — свинцово-кислотные батареи. Они обладают энергоемкостью 50 Вт/кг и самой низкой стоимостью. Рассматривать другие типы аккумуляторов нерентабельно.
Приобретать нужно только самые крупные форм-факторы батарей. Чем больше емкость одной единицы — тем дешевле будет весь комплект в пересчете на один Вт запасенной энергии. От автомобильных аккумуляторов желательно отказаться. Лучше использовать батареи для грузовиков или тяговые для погрузчиков. Выгодные варианты есть в комплектах батарей для промышленных ИБП.
Электросеть постоянного тока в доме
Если посмотреть на готовые солнечные электростанции для дома, то можно заметить, что 30-50% стоимости занимает преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). При самостоятельной сборке солнечной электростанции этот узел можно исключить. В этом случае будет сеть низкого напряжения и постоянного тока. Для нее потребуются специализированные приборы. Обычная бытовая техника работать не будет, поэтому это решение оправданно, только когда такие электроприборы имеются.
Это может быть, например, специально изготовленная электроплита, система LED освещения, насос с двигателем постоянного тока и другие устройства. Изготовление таких потребителей электроэнергии оправданно, так как в сравнении с готовой солнечной электростанцией вы экономите 30-50% стоимости.
Напрямую подключать солнечные батареи даже к специально изготовленным потребителям электроэнергии не рекомендуется. Необходим стабилизатор напряжения (на постоянный ток). Его стоимость не идет ни в какое сравнение с преобразователем. Кроме того, он тоже может быть изготовлен самостоятельно.
Тепловая энергия и отопление для частного дома
Самое лучшее решение в этой области — тепловой насос. Готовые модели таких котлов стоят недорого. Самостоятельно нужно изготавливать только теплообменники. Источниками дополнительного тепла служит почва, воздух в помещении, вода. Очень выгодно развивать направление аккумуляции тепла. Вода — максимально удобный теплоноситель. Она может использоваться в системах классических солнечных нагревателей. Основной материал – медные и стальные трубы, готовые элементы радиаторов.
Вам понравится
Альтернативные источники энергии для электроснабжения дачи или дома
В современных городах существует высокая концентрация населения, которому поставляется электрическая энергия высокого качества. А в сельской местности, характеризующейся протяженными линиями воздушных передач, этот вопрос до конца не решен.
Напряжение, подводимое к зданиям, расположенным на удаленных концах ЛЭП, не только не отличается стабильностью, но может отключаться по различным причинам.
В этой ситуации люди ищут альтернативные источники электрической энергии, которые способны поддерживать нормальное электроснабжение на даче и в частном доме.
Наши советы помогут домашнему мастеру выбрать наиболее подходящий тип генератора, который оптимально подойдет для восстановления напряжения на время устранения неисправностей на питающей ЛЭП или позволит использовать его мощность для постоянного электроснабжения.
Содержание статьи
Краткие сведения о возможностях домашней электростанции
Термином «генератор» называют технические устройства, способные вырабатывать электрический ток за счет преобразования какой-то исходной энергии в электричество. Например, на автомобиле оно создается за счет механического вращения ротора внутри статора, а у гелиобатареи — в результате облучения лучами солнечного света чувствительных фотоэлементов.
Электрические генераторы выпускаются широким ассортиментом, выполняют различные задачи электроснабжения. Для правильного выбора альтернативного источника энергии его необходимо точно проанализировать по характеристикам:
- максимальной мощности нагрузки;
- видам электрического тока: постоянной или синусоидальной формы;
- параметрам потребителей (резистивная или реактивная нагрузка), влиявших на запуск и работу;
- продолжительности рабочего цикла;
- способам включения: ручной или автоматический режим;
- другим специфическим условиям эксплуатации.
Это значит, что один альтернативный источник энергии способен автономно обеспечивать электрическим питанием не только частный дом, но и поселок, а другой — едва справится с мощностью потребителей одной квартиры. Но стоимость их будет отличаться на несколько порядков.
Минимальные требования к домашнему источнику электроэнергии
Перед выбором самого простого генератора для дома следует учесть только основные приборы, которые он должен питать, и подбирать его по их параметрам. Например, если электричество отключают всего на несколько часов, то можно исключить работу холодильников и морозильников, ибо они способны держать холод в течение этого периода.
Минимальные функции бюджетного источника электрической энергии способен обеспечить обыкновенный автомобильный аккумулятор с напряжением 12 вольт любой мощности, но, желательно — увеличенной. К нему можно подключить:
- резервное освещение на основе нескольких светодиодных светильников;
- ноутбук, компьютер или цифровой телевизор напрямую к выходным цепям блока питания. Этим исключается двойное преобразование постоянного и переменного напряжений 12 вольт в 220 и назад.
Аккумулятор будет питать эти приборы и постепенно разряжаться. Для его подзаряда достаточно использовать снятый с автомобиля генератор, ротор которого можно крутить велосипедным тренажером.
С этой целью заднее колесо велосипеда просто вывешивают на подставке, а на одну из его свободных звездочек устанавливают вторую цепь, которая будет передавать крутящий момент от педалей на ротор автомобильного генератора.
Можно использовать любой другой доступный способ передачи энергии вращения, например, за счет создания прямого контакта от покрышки колеса прямо на наконечник оси ротора.
За счет такой простой конструкции удобно заниматься на велотренажере и одновременно смотреть телевизионные передачи или пользоваться интернетом с ноутбука или компьютера. В условиях дефицита физических нагрузок это довольно неплохой способ поддержания здоровья и одновременной экономии электроэнергии для дома.
Обзор особенностей альтернативных источников энергии
Возможности синхронных и асинхронных конструкций
Генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую, работает следующим образом:
- обмотка ротора вращается внутри магнитного поля и по ней протекает ток;
- его магнитное поле по магнитопроводу проникает через витки статора и индуцирует в них синусоидальный электрический ток.
В зависимости от конструктивных особенностей статора и ротора их электромагнитные поля могут вращаться одинаково, как у синхронных конструкций, или — быть смещены на величину скольжения у асинхронных.
Простой самодельный генератор асинхронного типа можно сделать своими руками из обыкновенного асинхронного двигателя. Его просто надо подобрать по электрическим характеристикам и, особенно — величине вырабатываемой мощности.
Выбирая для дома конструкцию генератора по мощности, учитывают, что при запуске любых электрических двигателей в схеме питания возникают токи нагрузок с апериодическими составляющими. Их может устранить только специальная система подключения частотного преобразователя, которая еще редко применяется на практике.
Большие амплитуды токов обычного запуска двигателя способны заглушить работу генератора асинхронного типа. Поэтому при его подборе под нагрузки подобного индуктивного типа необходимо предусматривать трехкратный запас мощности. А синхронным моделям подобный резерв создавать не требуется.
На основе синхронных и асинхронных конструкций работают автономные генераторы, получающие питание от двигателей внутреннего сгорания, а также водяные и ветряные конструкции, выполняющие задачи электроснабжения различными способами.
Генераторы на двигателях внутреннего сгорания
Сейчас домашнему мастеру не сложно купить подобную заводскую модель, ориентируясь не только на стоимость топлива и конструкции, но и выходную цену производства одного киловатт часа электроэнергии. Эту характеристику желательно просчитать для всех типов двигателей сгорания.
Бензогенераторы
Подобные альтернативные источники электрической энергии создаются для непрерывной эксплуатации в течение нескольких рабочих часов. Самые маленькие модели, обладая небольшим весом, способны вырабатывать мощность менее 1кВт.
Простая конструкция имеет отвод тепла за счет естественной рециркуляции воздуха. После этого она требует остановки для охлаждения и обслуживания.
На лицевой панели расположены элементарные органы управления и приборы контроля работы бензинового двигателя и электрических характеристик генератора. Они необходимы для визуального наблюдения параметров со стороны оператора.
Средний класс бензогенераторов способен выдавать мощности до нескольких киловатт для электроснабжения частного дома.
Генераторы на дизельном топливе
Альтернативные источники энергии, работающие на солярке, лучше приспособлены к длительному электроснабжению потребителей. Они могут иметь систему обдува и отдельные функции, облегчающие эксплуатацию. Обычно их выпускают с повышенной мощностью.
Дизельные генераторы, как и бензиновые, образуют неприятный для человека выхлоп отработавших продуктов сгорания топлива, при работе создают раздражающий слух шум. Поэтому они требуют установки в удаленных помещениях и монтаж системы отвода газов от дома в атмосферу.
Газогенераторы
Эти альтернативные источники энергии питаются от различных видов природного газа, включая метан. Выходная мощность, как и у дизельных конструкций, может составлять от нескольких киловатт, что вполне достаточно для электроснабжения отдельного дома.
Приборы среднего класса мощности уже имеют в своем составе систему автоматики, использующую режим автоматического включения резерва — АВР, который оперативно восстанавливает питание дома при пропадании напряжения на основной линии электроснабжения.
По сравнению с дизельными аналогами равной мощности газогенераторы меньше шумят, а выделяемые продукты сгорания не обладают высокой токсичностью.
Газогенераторы часто выпускают в модульном контейнером исполнении, позволяющем устанавливать их поблизости от жилого здания. При подключении к системе газоснабжения или специальной емкости, регулярно заправляемой топливом, они способны работать в качестве источников постоянного электроснабжения.
Генераторы комбинированного типа
В зависимости от конструкции подобные альтернативные источники энергии способны работать на различных видах топлива. Чаще всего они используют сочетания газа с бензином или соляркой.
Генераторы комбинированного типа обладают преимуществами газовых конструкций и в то же время их двигатель способен работать от других видов топлива.
Перечисленные устройства генераторов приведены с минимальным набором функций электроснабжения, которые могут понадобиться владельцу частного дома или дачи. Более мощные конструкции в каждом классе способны выполнять повышенные задачи, работая автономной электрической станцией.
Генераторы на природной энергии
Домашнего мастера могут заинтересовать конструкции альтернативных источников энергии, работающих за счет:
- порывов ветра;
- течения воды;
- облучения солнечным светом.
Ветрогенератоы
Довольно заманчивые предложения об использовании энергии ветра часто заканчиваются разочарованием.
Причин для этого много потому, что такие альтернативные источники энергии на первый взгляд обладают простой конструкцией, а на самом деле требуют точного инженерного расчета и анализа метеорологических особенностей местности.
Многие попытки изготовить ветрогенератор своими руками заканчиваются неудачами из-за:
- трудностей создания устройства эффективного ветряного колеса с лопастями винта аэродинамической формы, которая давно применяется в самолетостроении;
- сложностей учета меняющихся скоростей ветра;
- расположения вращающихся частей на высоте вдали от жилого строения;
- обеспечения жесткой и прочной конструкции мачты, способной надежно противостоять ураганным нагрузкам.
Производители ветрогенераторов стандартизируют свою продукцию под разные климатические условия, предлагают всевозможные технические решения по мощности, различные способы установки вплоть до простого монтажа на крыше здания. Однако это может закончиться расшатыванием строительных элементов стен и крыши, образованием в них трещин.
Самодельные гидроэлектростанции
Альтернативные источники электрической энергии, использующие мощности водяного потока, проще всего подходят для изготовления своими руками.
Они могут работать от небольшого ручья, как видно на фотографии, или направляемого на них более мощного потока реки.
Показанная ниже гидроэлектростанция собрана руками нескольких умельцев. Она питает бесплатной электроэнергией 30 домов в сельской местности.
Для подобных конструкций можно использовать асинхронные электродвигатели, переключенные в режим генератора. Их устанавливают на стационарно смонтированном оборудовании, как показано на фото выше, или на плавающих станциях.
Энтузиасты гидроэлектростанций создают свои устройства разных типов, используя их в самых неожиданных местах, например, потоках фекальных вод очистных сооружений.
Недостатки подобных конструкций:
- обязательное наличие потока воды, способного крутить водяное колесо;
- замерзание водоемов во время морозов.
Чтобы не терять электроэнергию гидроэлектростанции в зимний период существуют конструкции водяных колес, располагаемых на дне реки. Они создаются для круглогодичного электроснабжения.
Солнечные батареи и станции
Если первоначальные конструкции гелиобатарей разрабатывались только для космических аппаратов, то сейчас их массово производят для бытового использования.
Солнечные батареи работают в разных устройствах. Они применяются для питания электроэнергией небольших приборов в качестве автономного источника и мощных электрических станций.
Для создания домашней гелиостанции необходимо использовать:
- солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток;
- контроллер, принимающий и распределяющий энергию батарей на:
- аккумуляторы, служащие накопителями;
- потребители постоянного тока;
- инвертор, изменяющий форму сигнала до чистого синуса и повышающий его напряжение до 220/380 вольт.
Все эти устройства необходимо согласовать по мощности, техническим характеристикам и нагрузкам.
Выбирая любую конструкцию альтернативного источника энергии для электроснабжения дачи и дома, не забывайте об элементарном соблюдении правил электрической безопасности. Обязательно используйте автоматические защитные устройства.
Практическую реализацию принципов автономного электроснабжения дома и оборудования фермы на примере ветрогенератора и солнечной электростанции можно посмотреть в видеоролике компании МикроАрт.
Поскольку статья носит чисто обзорный характер, то многие технические вопросы в ней не раскрыты. Задавайте их в комментариях. Сейчас вам удобно поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.
Полезные товары Полезные сервисы и программычто это такое, виды, в России, плюсы и минусы
Когда запасы традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь, неумолимо уменьшаются и их стоимость достаточно высока, а использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, все большее количество стран в своей энергетической политике, обращают свои взоры в сторону альтернативных источников энергии.
Что это такое
Содержание статьи
Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд.
К таким источникам относятся энергия ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также биотопливо, получаемое из биологической массы животного и растительного происхождения.
Виды альтернативной энергетики
В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.
Энергия солнца
Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.
Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.
Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.
Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.
Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.
Энергия ветра
Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.
Основой ветровых установок служит ветровой генератор.Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).
Сила воды
Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.
К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.
Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.
Тепло земли
Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.
Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.
Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.
Тепловые насосы различаются по мощности и своей конструкции, зависящей от первичного источника энергии, определяющей их тип, это системы: «грунт-вода» и «вода-вода», «воздух-вода» и «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух», «фреон-вода» и «фреон-воздух».
Биотопливо
Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.
Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.
Плюсы и минусы использования
Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.
Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:
- Плюсами использования являются:
- Возобновляемость альтернативных источников энергии;
- Экологическая безопасность;
- Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
- Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
- Минусы использования:
- Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
- Низкий КПД установок;
- Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
- Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.
Альтернативные источники энергии в России
В нашей стране, как и во многих технически развитых странах мира, использованию альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Это обусловлено большими территориями, на которых и в настоящее время нет централизованных источников энергии, а также общемировой тенденцией, связанной с борьбой за экологию планеты и экономией традиционных видов топлива.
В разных регионах страны получили развитие разные виды альтернативной энергетики. Это связано с географическим положением и возможностью использования того или иного первичного источника получения энергии.
Солнечная энергетика
Солнечные электростанции в настоящее время, получают все большее распространение среди различных слоев населения, как альтернативный или резервный источник электрической и тепловой энергии.
В промышленных масштабах, данный вид энергетики, также присутствует в нашей стране.
Общая установленная мощность солнечных электростанций превышает 400,0 МВт, из них наиболее крупными являются:
- Орская им. А. А. Влазнева, установленной мощностью 40,0 МВт в Оренбургской области;
- Бурибаевская, мощностью 20,0 МВт и Бугульчанская, мощностью 15,0 МВт, в Республике Башкортостан;
- На полуострове Крым функционирует более десяти солнечных электростанций мощностью 20,0 МВт каждая.
На стадии разработки проектной документации и различных этапах строительства, находятся более 50 объектов солнечной генерации, расположенных в различных регионах, от Дальнего Востока и Сибири, до центральных и южных областей нашей страны.
Общая мощность проектируемых и строящихся объектов составляет более 850,0 МВт.
Ветровая энергетика
Ветровые энергетические установки, работающие для получения электрической энергии в промышленных масштабах, также существуют на территории нашей страны, хотя их доля, в общей мощности энергетической системы, значительно ниже, чем солнечных электростанций.
Общая установленная мощность ветровых генераторов составляет немногим больше 100,0 МВт, из них наиболее мощные, это:
- Зеленоградская ветровая установка, мощностью 5,1 МВт, расположенная в Калининградской области;
- Останинская (25,0 МВт), Тарханкутская (22,0 МВт) и Сакская (20,0 МВт) – на полуострове Крым.
На стадии проектирования и строительства, находятся 22 ветровые энергетические установки, общей мощностью более 2500,0 МВт.
Гидроэнергетика
Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ.
Суммарная установленная мощность гидроэлектростанций, на начало 2017 года, составляет 48085,94 МВт, а их количество – 191объект генерации, различной мощности и конструкции.
Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии. В Мурманской области со второй половины ХХ века работает Кислогубская приливная электростанция, которая в 2007 году была реконструирована и в настоящее время, ее установленная мощность составляет 1,7 МВт.
В настоящее время ведется разработка экономического обоснования и проектной документации по строительству подобных станций в Охотском (Пенжинская и Тугурская ПЭС) и Белом (Мезенская) морях.
Геотермальная энергетика
Энергия недр нашей планеты, ее тепло, широко используется в ряде стран, где присутствует вулканическая деятельность. В нашей стране, этот вид энергетики, в силу ее особенностей, распространен на Дальнем Востоке.
В настоящее время успешно работает 5 геотермальных электрических станций установленной мощностью 80,1 МВт, три из которых расположены на Камчатке (Мутновская, Паужетская и Верхне-Мунтовская) и по одной на островах Кунашир (Менделеевская) и Итуруп (Океанская).
Использование биотоплива
Данный вид энергоресурсов не так широко распространен, как традиционные виды топлива или гидроэнергетика. Тем не менее, в связи с тем, что в нашей стране развита лесная и деревообрабатывающая промышленности и большие территории заняты выращиванием сельскохозяйственных культур, то и на этот вид энергетики обращается все большее внимание.
Последние годы построено большое количество заводов по переработке отходов древесины, из которых изготавливаются топливные брикеты и гранулы (пеллеты). Брикеты и пеллеты, в свою очередь, используются в качестве топлива для различного типа котлов в результате сжигания которых, вырабатывается тепловая и электрическая энергии.
Из отходов сельскохозяйственных культур производится биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.
Данный вид топлива не получил широкого распространения в нашей стране, но тем не менее перспективы его развития, достаточно обширны и успешны.
Использование для частного дома
Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.
Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.
Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.
Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.
Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.
Можно ли сделать своими руками в домашних условиях
При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд, как в виде электрической, так и тепловой энергии.
Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики, так для:
- Солнечных электростанций – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, используя фотоэлементы заводского производства, а также собрать контроллер заряда и инвертор, являющиеся элементами таких установок.
- Ветровых установок – также, как и для солнечных станций, электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются достаточно просто с использованием существующих электрических схем и из элементов заводского производства. Самый важный элемент, ветрогенератор – можно изготовить из имеющихся запасных частей и материалов.
- Микро ГЭС – изготовить и смонтировать может каждый, если есть река или водоем, где можно соорудить плотину. Конструкция и вид гидротурбины, зависят от типа водоема и рельефа местности.
- Биогазовую установку – создать не составит труда любому сельскому жителю, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу ее брожения.
Возобновляемые источники энергии | Национальное географическое общество
Ветер, солнце и Земля – источники возобновляемой энергии. Эти источники энергии естественным образом обновляются или восполняются. Ветер, солнечный свет и планета обладают энергией, которая трансформируется так, как мы можем видеть и чувствовать. Мы можем видеть и ощущать доказательства передачи энергии от Солнца к Земле в солнечном свете, сияющем на земле, и в тепле, которое мы ощущаем, когда солнечный свет падает на нашу кожу.Мы можем видеть и ощущать свидетельства передачи энергии в способности ветра поднимать воздушных змеев выше в небо и сотрясать листья на деревьях. Мы можем видеть и чувствовать доказательства передачи энергии в геотермальной энергии паровых жерл и гейзеров.
Люди создали разные способы получения энергии из этих возобновляемых источников.
Солнечная энергия
Солнечная энергия может улавливаться «активно» или «пассивно». В активной солнечной энергии используется специальная технология для улавливания солнечных лучей.Двумя основными типами оборудования являются фотоэлектрические элементы (также называемые фотоэлементами или солнечными элементами) и зеркала, которые фокусируют солнечный свет в определенном месте. Эти активные солнечные технологии используют солнечный свет для выработки электроэнергии, которую мы используем для питания освещения, систем отопления, компьютеров и телевизоров. Пассивная солнечная энергия не использует никакого оборудования. Вместо этого он получает энергию от естественного изменения солнечного света в течение дня. Например, люди могут строить дома так, чтобы их окна выходили на путь солнца.Это означает, что дом будет получать больше тепла от солнца. Для обогрева дома потребуется меньше энергии из других источников. Другими примерами пассивной солнечной технологии являются зеленые крыши, прохладные крыши и лучистые барьеры. Зеленые крыши полностью засажены растениями. Растения могут избавляться от загрязняющих веществ в дождевой воде и воздухе. Они помогают сделать местную окружающую среду чище.Холодные крыши окрашены в белый цвет, чтобы лучше отражать солнечный свет. Излучающие барьеры изготовлены из отражающего покрытия, например алюминия.Оба они отражают солнечное тепло, а не поглощают его. Все эти типы крыш помогают снизить количество энергии, необходимой для охлаждения здания.
Преимущества и недостаткиИспользование солнечной энергии дает множество преимуществ. Фотоэлементы служат долго, около 20 лет.
Однако есть причины, по которым солнечная энергия не может использоваться в качестве единственного источника энергии в сообществе. Установка фотоэлементов или строительство здания с использованием пассивной солнечной технологии может быть дорогостоящим.
Солнечный свет также бывает трудно предсказать. Его могут перекрывать облака, а ночью не светит солнце. Различные части Земли получают разное количество солнечного света в зависимости от местоположения, времени года и времени суток.
Энергия ветра
Люди использовали энергию ветра уже давно. Пять тысяч лет назад древние египтяне делали лодки, приводимые в движение ветром. В 200 г. до н. Э. Люди использовали ветряные мельницы для измельчения зерна на Ближнем Востоке и для перекачивания воды в Китае. Сегодня мы улавливаем энергию ветра с помощью ветряных турбин. Турбина похожа на ветряную мельницу; у него очень высокая башня с двумя или тремя лопастями в виде пропеллера наверху. Эти лезвия вращаются ветром. Лопасти вращают генератор (расположенный внутри башни), который вырабатывает электричество. Группы ветряных турбин известны как ветряные электростанции. Ветряные электростанции можно найти возле сельскохозяйственных угодий, на узких горных перевалах и даже в океане, где дуют более устойчивые и сильные ветры.Ветряные турбины, закрепленные в океане, называются «оффшорными ветряными электростанциями».Ветряные электростанции вырабатывают электричество для близлежащих домов, школ и других зданий.
Преимущества и недостаткиЭнергия ветра может быть очень эффективной. В таких местах, как Средний Запад в Соединенных Штатах и вдоль побережья, устойчивые ветры могут обеспечить дешевое и надежное электричество.
Еще одно большое преимущество энергии ветра заключается в том, что это «чистая» форма энергии. Ветровые турбины не сжигают топливо и не выбрасывают в воздух какие-либо загрязняющие вещества.Однако ветер не всегда является постоянным источником энергии. Скорость ветра постоянно меняется в зависимости от времени суток, погоды и географического положения. В настоящее время его нельзя использовать для обеспечения всех наших энергетических нужд.
Ветровые турбины также могут быть опасны для летучих мышей и птиц. Эти животные не всегда могут судить, с какой скоростью движутся лезвия, и врезаются в них.
Геотермальная энергия
Глубоко под поверхностью находится ядро Земли.В центре Земли очень жарко – считается, что температура превышает 6000 ° C (около 10 800 ° F). Тепло постоянно движется к поверхности. Мы можем видеть часть тепла Земли, когда оно выходит на поверхность. Геотермальная энергия может плавить подземные породы в магму и заставлять магму пузыриться на поверхность в виде лавы. Геотермальная энергия также может нагревать подземные источники воды и заставлять ее извергаться с поверхности. Этот поток воды называется гейзером.Однако большая часть тепла Земли остается под землей и уходит очень, очень медленно.
Мы можем получить доступ к подземному геотермальному теплу разными способами. Один из способов использования геотермальной энергии – это «геотермальные тепловые насосы». Водопроводная труба между зданием и ямами, вырытыми глубоко под землей. Вода нагревается за счет геотермальной энергии под землей и приносит в здание тепло над землей. Геотермальные тепловые насосы можно использовать для обогрева домов, тротуаров и даже парковок.
Еще один способ использования геотермальной энергии – пар.В некоторых регионах мира есть подземный пар, который естественным образом поднимается на поверхность. Пар можно направить прямо на электростанцию. Однако в других частях света земля сухая. Для создания пара вода должна закачиваться под землю. Когда пар выходит на поверхность, он запускает генератор и вырабатывает электричество.
В Исландии есть большие резервуары подземных вод. Почти 90% людей в Исландии используют геотермальную энергию в качестве источника энергии для обогрева своих домов и предприятий.
Преимущества и недостаткиПреимущество геотермальной энергии в том, что она чистая. Он не требует топлива и не выбрасывает в воздух вредные загрязняющие вещества.
Геотермальная энергия доступна только в определенных частях мира. Еще один недостаток использования геотермальной энергии заключается в том, что в тех регионах мира, где под землей есть только сухое тепло, для производства пара используется большое количество пресной воды. Пресной воды может быть не так много.Людям нужна вода для питья, приготовления пищи и купания.Энергия биомассы
Биомасса – это любой материал, полученный из недавно существовавших растений или микроорганизмов. Растения создают энергию солнца посредством фотосинтеза. Эта энергия сохраняется в растениях даже после их смерти. Деревья, ветви, обрезки коры и переработанная бумага являются обычными источниками энергии биомассы. Навоз, мусор и сельскохозяйственные культуры, такие как кукуруза, соя и сахарный тростник, также можно использовать в качестве исходного сырья для биомассы.Мы получаем энергию из биомассы, сжигая ее. Древесная щепа, навоз и мусор сушат и прессуют в квадраты, называемые «брикетами». Эти брикеты настолько сухие, что не впитывают воду. Их можно хранить и сжигать для получения тепла или выработки электроэнергии.
Биомассу также можно превратить в биотопливо. Биотопливо смешивается с обычным бензином и может использоваться в автомобилях и грузовиках. Биотопливо выделяет меньше вредных загрязнителей, чем чистый бензин. Преимущества и недостаткиОсновным преимуществом биомассы является то, что ее можно хранить, а затем использовать, когда это необходимо.
Однако выращивание сельскохозяйственных культур для производства биотоплива требует большого количества земли и пестицидов. Землю можно было использовать в пищу вместо биотоплива. Некоторые пестициды могут загрязнять воздух и воду. Энергия биомассы также может быть невозобновляемым источником энергии. Энергия биомассы зависит от сырья биомассы – растений, которые перерабатываются и сжигаются для производства электроэнергии. Сырье для биомассы может включать в себя сельскохозяйственные культуры, такие как кукуруза или соя, а также древесина. Если люди не пересаживают сырье биомассы так быстро, как они его используют, энергия биомассы становится невозобновляемым источником энергии.Гидроэнергетика
Гидроэнергетика производится за счет проточной воды. Большинство гидроэлектростанций расположены на больших плотинах, контролирующих течение реки.Плотины перекрывают реку и создают искусственное озеро или водохранилище. Контролируемое количество воды прогоняется через туннели в плотине. Когда вода течет по туннелям, она вращает огромные турбины и вырабатывает электричество.
Преимущества и недостаткиИспользование гидроэлектроэнергии довольно недорого.Плотины не должны быть сложными, а ресурсы для их строительства получить несложно. Реки текут по всему миру, поэтому источник энергии доступен миллионам людей.
Гидроэнергетика также довольно надежна. Инженеры контролируют поток воды через плотину, поэтому поток не зависит от погоды (как солнечная и ветровая энергия).
Однако гидроэлектростанции наносят вред окружающей среде. Когда река перекрывается плотиной, за плотиной образуется большое озеро.Это озеро (иногда называемое водохранилищем) глубоко под водой топит исконную речную среду обитания. Иногда люди строят плотины, которые могут затопить под водой целые города. Люди, которые живут в городе или деревне, должны переехать в новый район. Гидроэлектростанции не работают очень долго: некоторые могут обеспечивать электроэнергией только 20 или 30 лет. Ил или грязь из русла реки накапливается за плотиной и замедляет течение воды.Прочие возобновляемые источники энергии
Ученые и инженеры постоянно работают над освоением других возобновляемых источников энергии.Три из наиболее многообещающих – это приливная энергия, энергия волн и топливо из водорослей (или водорослей).
Приливная энергия использует силу океанских приливов для производства электроэнергии. Некоторые проекты приливной энергетики используют движущиеся приливы для вращения лопастей турбины. В других проектах используются небольшие дамбы для постоянного заполнения водохранилищ во время прилива и медленного сброса воды (и вращения турбин) во время отлива. Волновая энергия использует волны океана, озер или рек. Некоторые проекты волновой энергетики используют то же оборудование, что и проекты приливной энергетики – плотины и стоячие турбины.Другие проекты волновой энергии плавают прямо на волнах. Постоянное движение воды через эти плавающие части оборудования вращает турбины и создает электричество. Водорослевое топливо – это вид энергии биомассы, в котором используются уникальные химические вещества, содержащиеся в морских водорослях, для создания чистого и возобновляемого биотоплива. Водорослевому топливу не нужны акры пахотных земель, как для другого сырья для биотоплива.Возобновляемая энергия, факты и информация
В любой дискуссии об изменении климата возобновляемая энергия обычно возглавляет список изменений, которые мир может осуществить, чтобы предотвратить наихудшие последствия повышения температуры.Это потому, что возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, не выделяют углекислый газ и другие парниковые газы, которые способствуют глобальному потеплению.
Чистая энергия может рекомендовать гораздо больше, чем просто «зеленая» энергия. Растущий сектор создает рабочие места, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Все эти факторы способствовали возрождению возобновляемых источников энергии в последние годы, когда ветер и солнце устанавливают новые рекорды для производства электроэнергии.
В течение последних 150 лет или около того люди в значительной степени полагались на уголь, нефть и другие ископаемые виды топлива для питания всего, от лампочек до автомобилей и заводов. Ископаемое топливо присутствует практически во всем, что мы делаем, и в результате выбросы парниковых газов при сжигании этого топлива достигли исторически высоких уровней.
Поскольку парниковые газы улавливают в атмосфере тепло, которое в противном случае могло бы уйти в космос, средняя температура на поверхности растет. Глобальное потепление является одним из симптомов изменения климата, этим термином ученые теперь предпочитают описывать сложные сдвиги, влияющие на погодные и климатические системы нашей планеты.Изменение климата включает не только повышение средних температур, но и экстремальные погодные явления, изменение популяций и мест обитания диких животных, повышение уровня моря и ряд других воздействий.
Конечно, возобновляемые источники энергии, как и любой другой источник энергии, имеют свои собственные компромиссы и связанные с ними дискуссии. Один из них посвящен определению возобновляемой энергии. Строго говоря, возобновляемые источники энергии – это именно то, что вы могли подумать: они доступны постоянно или, по выражению Управления энергетической информации США, «практически неисчерпаемы».«Но« возобновляемая энергия »не обязательно означает экологичность, как часто утверждают противники кукурузного этанола или крупных плотин гидроэлектростанций. Она также не включает другие ресурсы с низким или нулевым уровнем выбросов, у которых есть свои сторонники, в том числе энергоэффективность и ядерная энергия.
Смотрите все наши видеоролики о возобновляемых источниках энергии здесь. Типы возобновляемых источников энергииГидроэнергетика: На протяжении веков люди использовали энергию речных течений, используя плотины для регулирования потока воды.Гидроэнергетика на сегодняшний день является крупнейшим источником возобновляемой энергии в мире, при этом ведущими производителями гидроэнергии являются Китай, Бразилия, Канада, США и Россия. Хотя гидроэнергетика теоретически является чистым источником энергии, восполняемым за счет дождя и снега, у нее также есть несколько недостатков.
Крупные плотины могут нарушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Производство гидроэлектроэнергии уязвимо для накопления ила, который может снизить производительность и повредить оборудование. Засуха также может вызвать проблемы.Согласно исследованию 2018 года, в западной части США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем обычно, поскольку коммунальные предприятия обратились к углю и газу для замены гидроэнергетики, потерянной из-за засухи. Даже гидроэнергетика, работающая на полную мощность, несет свои собственные проблемы с выбросами, поскольку разлагающийся органический материал в водохранилищах выделяет метан.
Плотины – не единственный способ использовать воду в качестве источника энергии: проекты по приливной и волновой энергии по всему миру стремятся запечатлеть естественные ритмы океана.В настоящее время проекты морской энергетики вырабатывают около 500 мегаватт электроэнергии – менее одного процента всех возобновляемых источников энергии, – но потенциал намного больше. Такие программы, как премия Шотландии Saltire Prize, поощряют инновации в этой области.
ЧАСЫ: Эти ветряные турбины, более высокие, чем Статуя Свободы, путешествовали по морю.
Ветер: Использование ветра в качестве источника энергии началось более 7000 лет назад.В настоящее время ветряные турбины, вырабатывающие электричество, распространяются по всему миру, а Китай, США и Германия являются ведущими производителями энергии ветра. С 2001 по 2017 год совокупная ветровая мощность во всем мире увеличилась до более чем 539 000 мегаватт с 23 900 мВт – более чем в 22 раза.
Некоторые люди могут возражать против того, как ветряные турбины выглядят на горизонте и как они звучат, но энергия ветра, цены на которую снижаются, оказывается слишком ценным ресурсом, чтобы отрицать это. В то время как большая часть энергии ветра поступает от береговых турбин, появляются и морские проекты, большая часть которых приходится на США.К. и Германия. Первая в США оффшорная ветряная электростанция открылась в 2016 году в Род-Айленде, и другие оффшорные проекты набирают обороты. Еще одна проблема с ветряными турбинами заключается в том, что они представляют опасность для птиц и летучих мышей, ежегодно убивая сотни тысяч человек, не так много, как от столкновений со стеклом и других угроз, таких как потеря среды обитания и инвазивные виды, но достаточно, чтобы инженеры работали над решениями, чтобы сделать они безопаснее для летающих диких животных.
Солнечная энергия: Солнечная энергия меняет энергетические рынки во всем мире – от крыш домов до крупных ферм.За десятилетие с 2007 по 2017 год общая установленная в мире мощность фотоэлектрических панелей увеличилась на колоссальные 4300 процентов.
В дополнение к солнечным панелям, которые преобразуют солнечный свет в электричество, в электростанциях, концентрирующих солнечную энергию (CSP), используются зеркала, которые концентрируют солнечное тепло, получая вместо этого тепловую энергию. Китай, Япония и США лидируют в преобразовании солнечной энергии, но солнечной энергии еще предстоит пройти долгий путь, на нее приходится около двух процентов от общего объема электроэнергии, вырабатываемой в США.S. в 2017 г. Солнечная тепловая энергия также используется во всем мире для горячего водоснабжения, отопления и охлаждения.
Что такое солнечные элементы и как они работают? Узнайте больше о солнечной энергии – и узнайте, как этот возобновляемый ресурс превращает энергию солнца в полезную энергию.
Биомасса: Энергия биомассы включает биотопливо, такое как этанол и биодизель, древесину и древесные отходы, биогаз со свалок и твердые бытовые отходы. Как и солнечная энергия, биомасса является гибким источником энергии, способным заправлять транспортные средства, обогревать здания и производить электричество.Но биомасса может вызвать острые проблемы.
Критики этанола на основе кукурузы, например, говорят, что он конкурирует с продовольственным рынком за кукурузу и поддерживает те же вредные методы ведения сельского хозяйства, которые привели к цветению токсичных водорослей и другим опасностям для окружающей среды. Точно так же разгорелись дебаты по поводу того, стоит ли доставлять древесные гранулы из лесов США в Европу, чтобы их можно было сжигать для получения электроэнергии. Тем временем ученые и компании работают над способами более эффективного преобразования кукурузной соломы, осадка сточных вод и других источников биомассы в энергию, стремясь извлечь пользу из материалов, которые в противном случае пошли бы в отходы.
Геотермальная энергия: Используемая на протяжении тысячелетий в некоторых странах для приготовления пищи и обогрева геотермальная энергия извлекается из внутреннего тепла Земли. В больших масштабах подземные резервуары пара и горячей воды можно использовать через скважины, глубина которых может достигать мили и более, для выработки электроэнергии. В меньшем масштабе в некоторых зданиях есть геотермальные тепловые насосы, которые используют разницу температур в несколько футов под землей для обогрева и охлаждения. В отличие от солнечной и ветровой энергии, геотермальная энергия доступна всегда, но у нее есть побочные эффекты, которые необходимо контролировать, например запах тухлых яиц, который может сопровождать выделенный сероводород.
Мировое производство биотоплива увеличилось, главным источником которого является этанол на основе кукурузы.
Способы стимулирования использования возобновляемых источников энергииГорода, штаты и федеральные правительства по всему миру проводят политику, направленную на расширение использования возобновляемых источников энергии. По крайней мере, 29 штатов США установили стандарты портфеля возобновляемых источников энергии – политики, которые требуют определенного процента энергии из возобновляемых источников, более 100 городов по всему миру в настоящее время могут похвастаться как минимум 70 процентами возобновляемой энергии, а третьи берут на себя обязательства достичь 100 процентов.Другие стратегии, которые могут стимулировать рост возобновляемой энергии, включают ценообразование на выбросы углерода, стандарты экономии топлива и стандарты эффективности зданий. Корпорации тоже вносят свой вклад, покупая рекордные объемы возобновляемой энергии в 2018 году.
Интересно, сможет ли ваш штат когда-либо быть обеспечен 100-процентным использованием возобновляемых источников энергии? Независимо от того, где вы живете, ученый Марк Джейкобсон считает, что это возможно. Это видение изложено здесь, и, хотя его анализ не обходится без критики, он подчеркивает реальность, с которой мир теперь должен считаться.Даже без изменения климата ископаемое топливо является ограниченным ресурсом, и если мы хотим, чтобы наша аренда на планете была возобновлена, наша энергия должна быть возобновляемой.
Государственные возобновляемые источники энергии | Агентство по охране окружающей среды США
На этой странице:
Обзор
Возобновляемая энергия – это электроэнергия, произведенная из источников топлива, которые восстанавливаются за короткий период времени и не уменьшаются. Хотя некоторые технологии использования возобновляемых источников энергии оказывают влияние на окружающую среду, возобновляемые источники энергии считаются экологически более предпочтительными по сравнению с традиционными источниками и при замене ископаемого топлива обладают значительным потенциалом для сокращения выбросов парниковых газов.
В то время как штаты по-разному определяют возобновляемые технологии для достижения целей и задач штата, большинство из них включают как минимум:
- Солнечная энергия (фотоэлектрическая, солнечная тепловая)
- Ветер
- Геотермальный
- Биомасса
- Биогаз (например, газ из метантенка для очистки свалочного газа / сточных вод)
- Гидроэлектростанция с низким уровнем воздействия
Варианты использования возобновляемых источников энергии включают:
Производство возобновляемой энергии на месте с использованием системы или устройства в месте, где используется электроэнергия (например,г., фотоэлектрические панели на государственном здании, геотермальные тепловые насосы, комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе).
Покупка возобновляемой энергии через сертификаты возобновляемой энергии (REC) – также известные как зеленые метки, сертификаты зеленой энергии или продаваемые сертификаты возобновляемой энергии – которые представляют собой технологии и экологические характеристики электроэнергии, произведенной из возобновляемых ресурсов.
- Покупка возобновляемой энергии у электроэнергетической компании в рамках программы экологичного ценообразования или зеленого маркетинга, когда покупатели платят небольшую надбавку в обмен на электроэнергию, произведенную на месте из возобновляемых источников энергии.
Преимущества возобновляемых источников энергии
Экологические и экономические преимущества добавления возобновляемых источников энергии в государственный портфель могут включать:
- Производство энергии, исключающей выбросы парниковых газов из ископаемого топлива и снижающей некоторые виды загрязнения воздуха
- Диверсификация энергоснабжения и снижение зависимости от импортного топлива
- Создание экономического развития и рабочих мест в производстве, установке и т. Д.
Препятствия на пути к возобновляемым источникам энергии
Ценовая конкурентоспособность – наиболее очевидное препятствие для установки возобновляемых источников энергии.Во многих случаях препятствия на пути расширения использования возобновляемых источников энергии регулируются и, следовательно, находятся под контролем государства. Некоторые примеры включают:
Структура ставок коммунальных услуг
Неблагоприятные структуры тарифов на коммунальные услуги были постоянным препятствием для более широкого внедрения технологий возобновляемых источников энергии. Если не будет проводиться тщательный мониторинг для поощрения развития распределенной генерации, структуры тарифов могут увеличить стоимость возобновляемых источников энергии (например, за счет резервных тарифов, отсутствия чистых измерений) или полностью запретить подключение к электрической сети.
Отсутствие стандартов межсоединений
Отсутствие стандартных правил присоединения или единых процедур и технических требований для подключения систем возобновляемой энергии к электросети коммунального предприятия может затруднить, а то и сделать невозможным подключение возобновляемых систем к электросети коммунального предприятия.
Препятствия при выдаче экологических разрешений
Крупномасштабные технологии использования возобновляемых источников энергии подлежат всем необходимым экологическим разрешениям крупных промышленных предприятий.Производство возобновляемой энергии с использованием новых технологий может столкнуться с препятствиями при выдаче разрешений до тех пор, пока должностные лица, выдающие разрешения, не ознакомятся с воздействием процессов генерации на окружающую среду.
Отсутствие передачи
Многие возобновляемые ресурсы расположены в отдаленных районах, где отсутствует готовый или рентабельный доступ к передаче. Государства, которые не установили четкие правила коммунальных услуг, которые позволяют возмещать инвестиции в передачу (т.е. возмещение затрат), а также не скоординировали процессы планирования и выдачи разрешений, замедляют развитие проектов возобновляемых источников энергии в масштабе коммунальных предприятий на своей территории.
Государственная политика поддержки возобновляемых источников энергии
Количество установок возобновляемой энергии в разных штатах сильно различается, отражая индивидуальные приоритеты штата или региона, и не всегда из-за ресурсов или технического потенциала. Например, восемь штатов с наибольшим рейтингом по мощности установленной солнечной энергии включают штаты на юго-западе и северо-востоке (Калифорния, Нью-Джерси, Аризона, Массачусетс, Нью-Йорк, Невада, Техас, Пенсильвания), на долю которых приходится 99,5% всех солнечных фотоэлектрических установок, в то время как в национальном масштабе наибольший потенциал для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических систем находится в девяти юго-западных и западных штатах (Аризона, Калифорния, Колорадо, Гавайи, Нью-Мексико, Невада, Техас, Юта, Вайоминг).
государства приняли ряд мер по поддержке увеличения инвестиций в технологии возобновляемых источников энергии и их внедрения.
Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS) требуют, чтобы электроэнергетические компании и другие розничные поставщики электроэнергии предоставляли определенный процент или количество электроэнергии потребителям с соответствующими возобновляемыми ресурсами. EPA провело несколько государственных веб-семинаров по RPS. Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 5: Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии.
Фонды общественных пособий для возобновляемых источников энергии – это совокупность ресурсов, используемых штатами для инвестирования в проекты экологически чистого энергоснабжения. Фонды обычно создаются за счет взимания небольшой платы с тарифов на электроэнергию для потребителей (т. Е. Платы за системные льготы). Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 3: Финансирование и политика финансового стимулирования.
Нормативы по охране окружающей среды, основанные на выходе устанавливают лимиты выбросов на единицу продукции производственной энергии процесса (т.е., электричество, тепловая энергия или мощность на валу), с целью повышения эффективности преобразования топлива и использования возобновляемых источников энергии в качестве мер по борьбе с загрязнением воздуха. Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 6: Соображения политики для комбинированного производства тепла и электроэнергии: Соображения политики для комбинированного производства тепла и электроэнергии.
Стандарты межсетевого взаимодействия – это процессы и технические требования, которые определяют, как электроэнергетические компании штата будут обращаться с возобновляемыми источниками энергии, которые необходимо подключать к электрической сети.Установление стандартных процедур может уменьшить неопределенность и задержки, с которыми могут столкнуться системы возобновляемых источников энергии при подключении к электросети в государствах, которые не установили стандарты взаимоподключения. Подробная информация о политике доступна в Руководстве к действию EPA в области энергетики и окружающей среды, глава 7: Политика в области электроэнергетики.
Net Metering позволяет жилым или коммерческим клиентам, которые вырабатывают собственную возобновляемую электроэнергию (например, солнечные фотоэлектрические панели), получать компенсацию за вырабатываемую ими электроэнергию.Правила чистых измерений требуют, чтобы электроэнергетические компании были в состоянии гарантировать, что электрические счетчики клиентов точно отслеживают, сколько электроэнергии используется на месте или возвращается в электрическую сеть. Когда электричество, произведенное на месте, не используется, оно возвращается в сеть; когда выработки на месте недостаточно для удовлетворения потребностей потребителя, он использует электроэнергию из сети. Фактически, избыточная электроэнергия возвращается потребителю позже, когда он в противном случае заплатил бы за нее.
Льготные тарифы поощряют развитие возобновляемых источников энергии, обязывая электроэнергетические компании оплачивать заранее установленные сверх рыночные ставки за возобновляемую энергию, подаваемую в сеть.Эти тарифы, которые могут варьироваться в зависимости от типа используемого ресурса, предоставляют производителям возобновляемых источников энергии определенный поток доходов от их проектов. Хотя это распространено в Европе, в 2009 году Калифорния, Гавайи, Вермонт и Вашингтон были первыми штатами в США, которые установили льготные тарифы. Подробная информация о политике доступна в проекте анализа политики штата в области чистой энергии (SCEPA) Национальной лаборатории возобновляемой энергии: Анализ льготных тарифов на возобновляемые источники энергии в Соединенных Штатах.
Оценка собственности Чистая энергия (PACE) – это вариант финансирования, при котором обязательство по возмещению стоимости установок возобновляемой энергии или модернизации энергоэффективности возлагается на жилую недвижимость, а не на отдельного заемщика.Этот механизм побуждает владельцев собственности инвестировать в усовершенствования экологически чистой энергии, даже если период окупаемости превышает срок, на который владелец намерен сохранить собственность. PACE NOW ведет список штатов и местных органов власти, в которых разрешены программы PACE.
Финансовые стимулы – такие как гранты, ссуды, скидки и налоговые льготы – предоставляются в некоторых штатах для поощрения развития возобновляемых источников энергии. База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности отслеживает наличие стимулов, предлагаемых государством.
Программы EPA в поддержку возобновляемых источников энергии
Green Power Partnership (GPP) – это добровольная программа, которая поддерживает организационные закупки зеленой энергии, предлагая консультации экспертов, техническую поддержку, инструменты и ресурсы. Партнерство работает с сотнями компаний, колледжей и университетов, организаций, а также местных, государственных и федеральных правительственных агентств. GPP предоставляет государствам ресурсы о том, как они могут показать пример, покупая зеленую энергию для государственных операций.
Программа распространения метана на свалках (LMOP) – это программа добровольной помощи и партнерства, которая способствует использованию свалочного газа в качестве возобновляемого источника зеленой энергии. Предотвращая выбросы метана за счет разработки энергетических проектов, связанных со свалочным газом, LMOP помогает предприятиям, штатам, поставщикам энергии и сообществам защищать окружающую среду и строить устойчивое будущее.
AgSTAR – это добровольная программа, которая способствует использованию систем регенерации биогаза для сокращения выбросов метана из отходов животноводства.
RE – Powering America’s Lands – EPA поощряет развитие возобновляемых источников энергии на существующих и ранее загрязненных землях и участках добычи полезных ископаемых. Эта инициатива определяет потенциал возобновляемых источников энергии на этих объектах и предоставляет другие полезные ресурсы для сообществ, разработчиков, промышленности, правительств штатов и местных органов власти или всех, кто заинтересован в повторном использовании этих участков для развития возобновляемых источников энергии.
Инструменты и ресурсы
Откройте для себя топливо будущего с 20 проектами (создайте сами): Снейдеман, Джошуа, Твамли, Эрин, Бринеш, Хизер Джейн: 9781619303607: Amazon.com: Книги
Обзор детской литературы
В этой книге исследуются пять возобновляемых источников энергии и она помогает читателю принимать обоснованные решения о наилучшем выборе энергии. Охватываются солнечная энергия, ветер, биотопливо, гидро- и геотермальная энергия. Оглавление помогает читателю ориентироваться в шести главах, а временная шкала об энергии предшествует введению. Цветные иллюстрации дополняют текст. Боковые панели повсюду предоставляют связанные с энергией миры, которые нужно знать.В главы включены 20 проектов, связанных с энергетикой. В контенте обсуждаются плюсы и минусы, ссылки на первоисточники в Интернете, практические занятия и доступные научные ссылки. В глоссарии даны определения релевантных слов. В конце текста задаются семь основных вопросов, которые помогут читателям понять его. Указатель обеспечивает удобную навигацию по тексту. Другие названия Nomad, связанные с возобновляемой энергией, включают Canals and Dams, Climate Change, Explore Electricity и Explore Weather Climate .Все книги из этой серии «Собери сам» были бы отличным дополнением к школьным библиотекам.
Похвала возобновляемой энергии: откройте для себя топливо будущего
School Library Connection
“… В идеале, эта книга лучше всего подойдет как ресурс для классов STEM, STEAM или STREAM с копиями для каждой группы учащихся Рекомендуется “
Национальная ассоциация учителей естественных наук РЕКОМЕНДУЕТ
” … Авторы уравновешивают положительные стороны возобновляемых источников энергии с обсуждением «компромиссов».Книга будет служить введением в возобновляемые источники энергии для детей 4–7 классов “.
Лариса Джонсон, координатор Программы по изменению климата Мэриленда Центр экологических наук Университета Мэриленда
“. . .Книга чрезвычайно проста для чтения, а инструкции по действиям / экспериментам легко выполнять, и это будет отличная книга для учащихся с 3 по 6 класс. . . “
Журнал школьной библиотеки
? Из-за чрезмерной зависимости от ископаемого топлива потребность в возобновляемых источниках энергии стала насущной.Изучая преимущества и компромиссы солнечной, ветровой, гидро-, геотермальной, волновой и биотопливной энергии, эта работа предлагает информацию и практические проекты. “
Booklist
“. . . увлекательное чтение не только из-за будущего потенциала альтернативных источников энергии, но и из-за существующих реальных историй успеха ветряных электростанций, плотин гидроэлектростанций и солнечных батарей. . . качественный выбор как для учебы, так и для чтения для удовольствия. . . »
Эмили Хобейкер, директор учебной программы, проект NEED
« Эта забавная книга берет модное слово », о которой учащиеся могут услышать в новостях, и делает ее доступной темой для студентов и молодых учащихся благодаря практическим занятиям и связям с неграмотными .. . »
Майкл Стоун, автор книги Oh, It’s Education? , соучредитель devX Teacher PD и Альберт Эйнштейн, заслуженный научный сотрудник Национального научного фонда
« Эта книга дает глубокое понимание возобновляемой энергии в динамичной форме. и информативный. Даже лучше? Он также предлагает готовые к реализации, основанные на запросах задания, которые обязательно увлекут, обучат и вдохновят студентов. . .
Конни Хамнер Уильямс, учитель, сертифицированный Национальным советом; библиотекарь
? Использование запросов и научного журнала в качестве инструментов для документирования исследований, наблюдений
и размышлений – отличная практика для всех видов исследований.Каждое расследование
приводит детей к сути источника энергии, чтобы помочь им выяснить, откуда он берется, как он улавливается и как его лучше всего использовать ».
Остин Браун, руководитель проекта, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии; Старший политический аналитик Управления науки и технологий Белого дома
? Энергия – это скрытая, но важная часть нашей жизни, и ее изучение может быть очень сложной темой. Эта книга показывает, как изучение энергии и борьбы с изменением климата может быть интересным, вдохновляющим и познавательным.Начинающему ученому или инженеру понравятся практические занятия, и любой студент может использовать текст, чтобы изучить роль возобновляемых источников энергии в ее различных формах в нашем будущем ».
Кэрол Хомригхаус, учитель естествознания
? Это must-have для учителей и студентов! Книга с помощью актуальной, актуальной и соответствующей возрасту информации и мероприятий
дает учащимся инструменты, необходимые для принятия
ответственных, образованных решений, которые повлияют на их жизнь и будущее нашей планеты
.”
Брайан Ф. Кин, президент SmartPower; Автор книги Green Is Good: экономьте деньги, зарабатывайте деньги и помогайте своему сообществу получать прибыль от чистой энергии
? Возобновляемые источники энергии реальны. Это здесь. И это работает. Это руководство сделает его интересным и увлекательным! Это обязательный к прочтению каждый, кто хочет стать по-настоящему умным в плане энергии! ”
Минда Бербеко, доктор философии, директор по программам и политике, Национальный центр научного образования
? Эта книга предлагает студентам продуманный и умный путь к пониманию механизма происхождения энергии и компромиссов, связанных с любым источником энергии.»
Похвала другим книгам Джоша Снейдемана и Эрин Твэмли:
Изменение климата: узнайте, как оно влияет на космический корабль« Земля »с помощью 25 проектов
Журнал школьной библиотеки
« Этот выпуск известной серии побуждает учащихся изучать актуальная тема изменения климата … Энергичный и восторженный подход книги – ее сила. Есть множество боковых панелей, дополнительные цифровые материалы и несколько солидных практических проектов, в том числе о том, как сделать телескоп, солнечную плиту и яблоко. аккумулятор.Текст и упражнения работают вместе, чтобы напомнить учащимся, что будущее в их руках, и они могут быть частью решения. Приветствуем вас. ” о том, как системы планеты стали неуравновешенными, что привело к изменению климата … в главах рассматриваются многочисленные способы, которыми ученые могут изучать изменение климата, изобретения, разработанные для восстановления надлежащего баланса Земли, и простые инициативы, которые все люди могут предпринять в своих районах.Читатели могут изучить эти концепции более подробно с помощью 25 сопутствующих заданий, многие из которых посвящены научному методу. . . Такой практический подход заставит учащихся задуматься о собственном влиянии на изменение климата ».
Эрика Дэниэлс Чемпионы Программы до и после школы
? . . . Определенно один из самых интерактивных текстов по естествознанию, предназначенных для учащихся средних школ. . . . Изменение климата: узнайте, как оно влияет на космический корабль Земля с помощью 25 проектов – это всеобъемлющая, увлекательная книга, основанная на проектах, которая углубит интерес к науке и ее понимание у любого молодого читателя в современной современной культуре, основанной на технологиях.”
Энн Леонарди, директор участка, наставник рынка, обладатель награды за достижения в области качества, 2014 Knowledge Universe
?. . . Изменение климата: узнайте, как оно влияет на космический корабль «Земля». необходим для обучения молодых пассажиров космического корабля «Земля» экологической сознательности и ответственности ». Авторы Джошуа Снейдеман и Эрин Твамли создали исчерпывающий, увлекательный и доступный текст, который будет поддерживать интерес по мере того, как он вводит и объединяет мероприятия STEM. Я рад добавить этот исключительный ресурс в свою программу после школы, где он станет неотъемлемой частью достижения наших целей в области STEM.
Марк Партридж, доктор философии, научный сотрудник, Университет штата Флорида
? Вовлечение студентов и обучение их деятельности, связанной с наукой, технологией, инженерией и математикой (STEM), имеет решающее значение, поскольку мы должны поощрять наших студентов к продолжению эти поля позже в жизни. Изменение климата: узнайте, как оно влияет на космический корабль «Земля» предоставляет как раз необходимое количество учащихся для вовлечения студентов в вопросы, которые имеют решающее значение в областях STEM.Этот текст понравится учащимся и учителям! »
Марк МакКэффри, директор по программам и политике, Национальный центр научного образования
? Этот графически насыщенный и дружественный обзор науки об изменении климата включает акцент на том, как ученые знают то, что они знают о климате в целом и о воздействии человека на климатическую систему в частности . »
Майкл Аркин, директор и основатель проекта KidWind
? Эта всеобъемлющая книга для молодых студентов станет полезным ресурсом для KidWind, поскольку мы помогаем учителям определить роль, которую возобновляемые источники энергии могут играть в борьбе с изменением климата.Мне нравится, как он создает повествование о том, как наша планета попала в это место в нашей истории климата, и как мы понимаем, что происходит ».
Проект NEED (Развитие национального энергетического образования)
– отличный ресурс, помогающий студентам понять науку о климате и основы изменения климата. Он поддерживает критическое мышление и процессы исследования и поощряет взаимодействие с первоисточниками ».
Дж. Дрейк Гамильтон, директор по научной политике, Fresh Energy
, штат Миннесота? Благодаря увлекательному набору проектных STEM-мероприятий, согласованных с научным языком, эта книга помогает воплотить изменение климата в жизнь.Студенты узнают, как инновации и решение проблем могут помочь сформировать будущее ».
Майкл Лейфер, президент и соучредитель, Ecodads
? Браво авторам, которые взяли трудную для понимания и трудную для понимания тему изменения климата и превратили ее в забавную, экспериментальную и легкую для понимания тему. -разработка дайджестов ».
Мелинда Хиггинс, заслуженный научный сотрудник Альберта Эйнштейна, 2013–2014 гг.
? Мне нравится, что студентов поощряют участвовать в решении этой проблемы! »
Похвала за другие книги из серии Build It Yourself:
Мусор: расследуй, что происходит, когда ты его выбрасываешь
Премия «Прыгающие камни 2012», Природа и экология
Национальная ассоциация учителей естественных наук
? Пора ли для ваших учеников пойти в ГАГА? Они изучат понимание мусора и (сделают вывод, что) «мусор – это круто», когда прочитают и откроют для себя удивительные исследования в этой книге.”
Планета Земля: 25 экологических проектов, которые вы можете построить сами
Рекомендовано фондом« Выбор родителей »в 2008 году
Национальная ассоциация учителей естественных наук
? Этот восхитительный и информативный путеводитель по миру природы обязательно привлечет внимание юных читателей. Эта книга будет полезна руководителям групп по обогащению, молодежным группам, скаутам, начинающим ученым и их семьям ».
Что такое чистая энергия? 7 различных источников
Как люди, мы склонны разделять вещи на две категории: добрые или злые, сложные или легкие, богатые или бедные, глупые или умные.То же самое можно сказать и о том, как люди понимают различные источники энергии: возобновляемые источники энергии или традиционные источники энергии, зеленые или коричневые источники энергии, чистые или грязные источники энергии. Однако таких совершенных двойных систем на самом деле не существует, и дихотомия «чистая энергия» / «грязная» энергия не является исключением.
Когда вы думаете о чистой энергии, вы обычно думаете о возобновляемых источниках энергии, таких как солнце и ветер, – и вы были правы! Вы также получили бы галочку, если бы написали ядерная энергия на испытании.Но вы, вероятно, получите половину баллов, если будете рисовать на природном газе, в зависимости от того, кто ставит оценку, поскольку существуют очевидные споры о том, действительно ли ископаемое топливо может быть чистым.
В Chariot Energy мы считаем, что чистая энергия является синонимом возобновляемой энергии – энергии, которая не выделяет парниковые газы или другие загрязнители. Тем не менее, другие утверждают, что ядерная энергия, природный газ и даже экологически чистый уголь находятся на более чистом конце спектра. В этой статье мы углубляемся в различные источники чистой энергии, включая ядерную и природный газ, и, в конечном счете, почему мы считаем, что «чистый» должен быть синонимом «возобновляемой энергии».”
Источники чистой энергии
Мы начнем с изучения 6 основных источников чистой энергии. Из всех энергетических ресурсов мы рассматриваем зеленую энергию (солнечную, ветровую, биомассу и геотермальную энергию) как наиболее чистую форму энергии. Итак, если бы мы смотрели на чистую энергию в спектре, она была бы дальше всего от «грязной» энергии или энергии с высоким уровнем выбросов.
Затем мы обсудим природный газ, который некоторые эксперты в области энергетики классифицируют как чистый источник энергии (но мы так не думаем). Наконец, мы поговорим об одном конкретном источнике энергии, который мы просто не можем заставить себя включить.Мы расскажем, почему это так, позже в этом посте.
1. Солнечная энергия
Наш прекрасный хлеб с маслом, солнечная энергия. Мы ощущаем этот удивительный чистый источник энергии через солнечный свет и тепло, и мы можем использовать эту энергию для производства электричества с помощью таких технологий, как солнечные панели или концентрирующие солнечные электростанции (отражающие зеркала). Мы производим эту электроэнергию без каких-либо выбросов или загрязнения, поэтому она отмечена галочкой.
Источник: EPA2. Ветровая энергия
Другой чистый источник энергии, энергия ветра , технически является другой формой солнечной энергии, поскольку солнце частично отвечает за все погодные условия на Земле.Однако из-за того, как электричество вырабатывается солнечными панелями и ветряными турбинами, они считаются двумя разными формами энергии.
Как и солнечная энергия, энергия, вырабатываемая ветряными турбинами, не производит загрязняющих веществ в воздухе. Итак, это легко проверить в нашем списке требований к чистой энергии.
3. Биоэнергетика
Ученые работают над созданием супервидов водорослей, способных производить большое количество жира, который можно преобразовать в биодизель.Это действительно забавный источник энергии! Ну, не весело как таковое, но тем не менее интересно.Эта форма возобновляемой энергии создается живыми организмами, такими как водоросли, древесина, растительные остатки. Он также может поступать из пищевых отходов, свалок и ферментированных культур. Чаще всего используется топливо для транспорта и отопления зданий.
Это такой универсальный вид энергии, потому что, хотя он может и вырабатывает электричество, его наиболее распространенное использование заключается в создании биотоплива для транспорта в качестве замены ископаемого топлива. А поскольку нам нужно топливо для всего, от автомобилей до самолетов, биоэнергетика снижает воздействие углерода на окружающую среду. Проверить!
4. Геотермальная энергия
В отличие от воды, солнца и ветра, геотермальная энергия не исходит от солнца. Вместо этого это энергия в виде тепла от самой Земли. Чаще всего геотермальная энергия используется для обогрева и охлаждения домов.
Для производства геотермального электричества тепловая энергия Земли используется для кипячения воды для создания пара. Затем этот пар вращает турбины, вырабатывающие энергию. Она похожа на угольную электростанцию, но работает на тепле Земли, а не на ископаемом топливе.
Еще галочка!
5. Гидроэнергетика
Опять же, еще один источник энергии, технически получаемый от солнца, гидроэнергетика, подпитывается круговоротом воды. Солнце испаряет воду, которая затем образует облака, из которых затем выпадают осадки и снег, образующие реки, ручьи и другие большие водоемы. Знаменитая плотина Гувера, гигантское сооружение, сдерживающее бушующую реку Колорадо, является лишь одним примером того, как сегодня используется гидроэнергетика.
Гидроэнергетика использует кинетическую энергию проточной воды и преобразует ее в электричество с помощью вращающихся турбин, расположенных в движущемся водоеме.Следовательно, гидроэнергетика может быть крупномасштабной операцией, такой как плотина Гувера, или может быть небольшой без плотины. Что наиболее важно, этот процесс не создает парниковых газов при производстве электроэнергии.
6. Ядерная энергия
Эти градирни практически являются символом атомной энергии.Теперь мы переходим на более спорную территорию. Это пример того, почему некоторым трудно дать определение «чистой» энергии. Технически ядерная энергия не имеет выбросов и чрезвычайно эффективна.Одна таблетка уранового топлива (примерно 1 см x 1 см) является энергетическим эквивалентом примерно 150 галлонов газа или 17 000 кубических футов природного газа. Для сравнения: пять граммов этой крошечной гранулы могут произвести достаточно энергии, чтобы обеспечить нормальное домашнее хозяйство в течение 6 месяцев.
Противоположность этому «чистому» аргументу заключается в том, что ядерная энергия испускает радиацию, которая при неправильном обращении может загрязнить воздух и воду. Однако даже с такими ужасными выбросами, как Чернобыль и Три-Майл-Айленд, риск заражения невелик, поскольку существует так много систем безопасности.
Итак, действительно ли этот источник энергии чист? По нашему мнению, из-за образовавшихся отходов ядерная энергия не является чистой. Однако мы не можем отрицать, что ядерная энергетика значительно сокращает выбросы парниковых газов, заменяя потребность в ископаемом топливе. В конечном итоге вы должны решить для себя, проверяет ли этот флажок чистой энергии.
7. Природный газ
Да, газовые плиты в нашем доме – это обычное использование природного газа в нашей повседневной жизни.Это, пожалуй, самое спорное включение в наш список.Фактически, Министерство энергетики даже не относит природный газ к чистым источникам энергии. Он находится в разделе об ископаемом топливе, потому что, по сути, природный газ получают от динозавров, и он действительно производит выбросы парниковых газов, в частности метана, при сжигании.
Итак, какой смысл даже рассматривать природный газ в этом списке? По данным Управления энергетической информации США, сжигание природного газа приводит к меньшим выбросам почти всех типов загрязнителей воздуха, чем уголь или нефтепродукты, что позволяет получить такое же количество энергии.Он считается «чистым», потому что технически «чище», чем другие ископаемые виды топлива, и является причиной его взрывной популярности среди производителей энергии.
Однако у него определенно есть недостатки, особенно если рассматривать гидроразрыв пласта. Хотя мы не будем вдаваться в подробности того, как работает этот процесс, по сути, это недорогой способ добычи природного газа из горных пород. Для гидроразрыва требуется много воды, что приводит к образованию большого количества сточных вод, и известно, что он вызывает землетрясения и загрязняет источники воды.
Извините, галочки у вас нет!
«Чистый» уголь: источник энергии, который мы просто не могли включить
Место добычи угляВ Интернете создавались бесконечные мемы о чистом угле по одной причине: это прямая противоположность чистой энергии.
В действительности чистый уголь ничем не отличается от обычного угля. Это всего лишь уловка по связям с общественностью, призванная изменить общественное мнение об ископаемом топливе. Чистый уголь называют «чистым», потому что угольные электростанции могут улавливать углекислый газ (CO 2 ) до того, как он выбрасывается в воздух, и закапывать его под землю.Этот процесс называется улавливанием и хранением углерода, и мы все за него, если он реализован правильно.
В общем, улавливание углерода – отличный способ справиться с глобальным потеплением, поскольку он собирает CO 2 уже в атмосфере и отправляет его обратно в землю. По сути, это то, что делают растения; Улавливание и хранение углерода – это просто рукотворный способ сделать это.
Что у нас , а не , так это называть любой аспект угольной промышленности «чистым». Уголь оказывает значительное воздействие на окружающую среду, помимо его сжигания для производства электроэнергии.Это включает горнодобывающую промышленность, эрозию земель, кислотные дожди, загрязнение воды и многое другое.
Здесь нет галочки. Мы помечаем ему большой красный крестик – такого, которого вы боялись от учителей в школе.
Надеюсь, чистая энергия немного менее мрачна
Чем больше вы исследуете чистую энергию, тем более запутанным становится этот термин. Вот почему так необходимо официальное определение этого понятия. Вот почему мы создали его сами: Чистая энергия – это любой источник энергии, который не выделяет парниковые газы или другие загрязнители.Следовательно, ядерные отходы не чисты по этому показателю.
Ну разве не удобно? По нашему определению, чистая энергия на самом деле – это , просто еще один термин для обозначения возобновляемых источников энергии. Проверить!
Источники :
- https://www.eia.gov/energyexplained/natural-gas/natural-gas-and-the-environment.php
- https://www.energy.gov/ наука-инновации / источники энергии / возобновляемые источники энергии / ветер
- https://www.energy.gov/eere/water/benefits-hydropower
- https: // www.nei.org/fundamentals/nuclear-fuel
- https://www.eia.gov/energyexplained/nuclear/nuclear-power-plants.php
- https://www.eia.gov/energyexplained/natural-gas/ natural-gas-and-the-environment.php
- https://www.chron.com/business/energy/article/New-study-blames-some-fracking-practices-for-14848922.php
- https: //www.eia.gov/energyexplained/coal/coal-and-the-environment.php
Самая мощная возобновляемая энергия
Концепция Natel, получившая название Restoration Hydro, отходит от обычных больших плотин к более распределенному подходу, основанному на по биомимикрии.До вмешательства человека и создания акведуков и каналов большинство рек Северной Америки были забиты древесным мусором и бобровыми плотинами. Каскады, имитирующие структуры бобра, замедляют скорость воды, создавая небольшие пруды и заболоченные места; это дает достаточно времени, чтобы вода просочилась в землю, что, в свою очередь, поднимет уровень грунтовых вод. Более высокий уровень грунтовых вод означает больше запасов грунтовых вод, что помогает водосборным бассейнам выдерживать длительные периоды засухи.
Эти связанные распределенные системы специально разработаны для восстановления связи рек для рыб и других диких животных, улучшения водоотведения и продуктивности сельского хозяйства, а также поддержки средств к существованию и социально-экономического развития местных сообществ, что делает систему Natel очевидным выбором для развивающихся стран.«Наш подход является распределенным, – говорит Гиа, – с небольшими индивидуальными проектами, которые объединены в группы, работающие согласованно, чтобы мы могли генерировать гидроэлектроэнергию без больших плотин».
Поскольку гидроэлектростанции могут вырабатывать электроэнергию в сеть немедленно, они обеспечивают необходимую резервную мощность во время крупных отключений или перебоев в подаче электроэнергии (на самом деле, во время кризиса, связанного с Covid-19, гидроэнергия пользовалась большим спросом, так как производство электроэнергии было мало затронуто из-за до степени автоматизации в современных объектах).
Хотя турбина Natel Energy все еще находится на начальной стадии, она уже введена в эксплуатацию: компания открыла свою первую гидроэлектростанцию в США в 2019 году, а вторая находится в стадии строительства, а ввод в эксплуатацию запланирован на конец этого года. По мере того, как компании во всем мире стремятся перейти на энергосистему с низким или нулевым выбросом углерода, улучшенные турбины могут помочь в достижении высокой надежности и накопления энергии, повышая устойчивость к изменению климата, сохраняя при этом лосося, благополучно плывущего вверх по течению.
–
Выбросы от путешествий, которые потребовались, чтобы сообщить об этой истории, составили 0 кг CO2: писатель опрашивал источники удаленно.Цифровые выбросы из этой истории составляют от 1,2 до 3,6 г CO2 на просмотр страницы. Узнайте больше о том, как мы рассчитали эту цифру, здесь .
–
Присоединяйтесь к одному миллиону поклонников Future, поставив нам лайк на Facebook , или подписывайтесь на нас в Twitter или Instagram .
Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельник BBC.com предлагает информационный бюллетень , который называется «The Essential List». Отобранная подборка историй из BBC Future , Культура , Worklife и Travel , доставленных на ваш почтовый ящик.
5 альтернативных источников энергии для ускорения перехода от ископаемого топлива
Прекращение зависимости планеты от ископаемого топлива имеет решающее значение для сдерживания климатического кризиса, но Виджай Моди, профессор машиностроения Колумбийского университета, сказал, что препятствия все еще существуют. преодолеть, прежде чем мы сможем полностью перейти на возобновляемые источники энергии: хранение энергии, общественное признание линий электропередачи и внедрение электромобилей и альтернативного отопления домов.
«Как только население начнет понимать, что можно (жить) без ископаемого топлива, ему будет легче, потому что тогда они будут требовать, чтобы местные округа или местные органы настаивали на более чистых источниках», – сказал Моди CNN. «Я лично считаю, что при низкой стоимости солнечной и ветровой энергии, большой площади суши в США и некоторых соответствующих государственных программах этот переход может произойти быстро».
CNN поговорила с экспертами по энергетическому переходу о наиболее надежных источниках энергии – и их проблемах – чтобы заменить уголь, нефть и газ и остановить климатический кризис.
Люди использовали солнечную энергию примерно с 7 века до нашей эры, когда они использовали солнечный свет и стекло для разжигания огня. Но современные солнечные элементы были изобретены только в середине 1900-х годов. В отличие от ископаемого топлива, солнечные энергетические системы не выделяют парниковые газы и не загрязняют воздух, что делает солнечную энергию одним из лучших возможных решений климатического кризиса.
Моди сказал, что в США солнечная энергия может доминировать в электросетях уже через 10 лет.
В сентябре в отчете Министерства энергетики США был намечен путь, который приведет к экспоненциальному увеличению использования солнечной энергии в стране, при этом солнце вырабатывает почти половину электроэнергии в США.Министерство энергетики заявляет, что для выработки 40% солнечной электроэнергии к 2035 году США потребуется ежегодно в течение следующих четырех лет устанавливать 30 гигаватт новых солнечных мощностей – этого достаточно для обеспечения электропитания около 3 миллионов домов, в зависимости от их местоположения, и вдвое больше. число ежегодно до 2030 года.По словам К. Макса Чжана, инженера и директора факультета Центра устойчивого развития Аткинсона Корнельского университета, в США более чем достаточно земли для поддержки использования солнечной энергии, что также создаст рабочие места.
«Если у вас достаточно земли для солнечной фермы, вам нужно будет построить солнечные панели», – сказал Чжан CNN об экономических выгодах. «И для того, чтобы построить их, они должны быть изготовлены, и для того, чтобы установить эти конструкции, вам понадобится рабочая сила для их установки».
Ветер
Как и в случае с солнечной энергией, энергия ветра также может вырасти в ближайшие 10 лет, сказал Моди. По данным Управления энергетической информации США, производство ветровой электроэнергии в США значительно выросло за последние три десятилетия – с примерно 6 миллиардов киловатт-часов в год в 2000 году до примерно 338 миллиардов в 2020 году.Энергия ветра вырабатывается турбинами. Ветер приводит в движение лопасти турбин, которые связаны с приводным валом, который вращает электрогенератор, вырабатывающий электричество.
Как и солнечная энергия, Моди и Чжан заявили, что в США достаточно земли для строительства ветряных электростанций. А на шельфе есть обширная территория с высоким потенциалом ветроэнергетики.«Если вы посмотрите на весь путь от Мэна до Нью-Гэмпшира, Массачусетса, Коннектикута, Нью-Йорка, Нью-Джерси, у нас есть действительно удивительный морской ветроэнергетический ресурс, который является очень высококачественным ресурсом в этой части страны», – сказал Моди.
«Хорошие новости о Соединенных Штатах в том, что мы наделены двумя вещами», – добавил он. «Мы благословлены землей, и мы благословлены хорошим ветром и солнцем».
Геотермальная энергия
Геотермальная энергия использует подземное тепло. Это постоянно производимый возобновляемый источник энергии. Сегодня люди используют геотермальное тепло для купания, обогрева зданий зимой и для выработки электроэнергии.
Исландия была пионером в использовании геотермальной энергии из-за обильного источника горячей и легкодоступной подземной воды, которая может быть преобразована в энергию.В США, по словам Моди, задача состоит в том, чтобы найти точное местоположение этих геотермальных горячих точек и насколько близко магма или высокие температуры находятся к поверхности.
«Вопрос, на который мы все пытаемся ответить, заключается в том, можем ли мы использовать те же методы бурения, которые используются в нефтегазовой отрасли, чтобы пойти немного глубже», – сказал он. «Тогда мы сможем использовать этот более глубокий источник. Если бы мы смогли это осуществить, то преимущество в том, что мы могли бы получать от него непрерывное круглогодичное тепло. Из этого тепла мы могли бы создать распределение труб с горячей водой.«
Но есть риски. Согласно исследованиям, добыча геотермальной энергии была связана с возникновением землетрясений – области, в которой геофизики в настоящее время находят решения. Согласно недавнему отчету Международного энергетического агентства, нынешний вклад геотермальной энергии в США энергоемкость составляет менее 1%, но потенциал более 8% к 2050 году.Ядерная энергия
По мере того, как общественное мнение изменилось в отношении климатического кризиса, возникли и взгляды на переход к чистой энергии.В частности, использование ядерной энергии вызывает споры в Соединенных Штатах.«Различие между 100% возобновляемыми источниками и 100% чистотой наблюдается в атомной энергетике», – сказал Чжан. «Ядерная энергия невозобновляема, но она представляет собой смесь чистой электроэнергии».
Многие республиканцы отдают предпочтение ядерной энергии выше всех других источников энергии, не связанных с ископаемым топливом, в то время как некоторые законодатели-демократы, такие как сенаторы Берни Сандерс и Элизабет Уоррен, призвали к постепенному отказу от ядерной энергии. «Мы не собираемся строить атомные электростанции, и мы собираемся начать отказываться от ядерной энергии и заменять ее возобновляемым топливом», – сказал Уоррен во время президентской ратуши CNN в 2019 году.По данным EIA, с 1990 года атомные электростанции производили около 20% электроэнергии в стране. По состоянию на декабрь 2020 года 94 ядерных реактора работали на 56 атомных электростанциях в 28 штатах, что сделало США крупнейшим производителем ядерной энергии в мире. . Несмотря на его способность заменять ископаемое топливо, многие обеспокоены хорошо известными проблемами, связанными с производством ядерной энергии, включая радиоактивные отходы, которые вредны для окружающей среды и населения, если они не утилизируются должным образом.Проблема с гидроэнергетикой
Гидроэнергетика – один из старейших источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года, согласно EIA, она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США. Единственная причина, по которой зависимость страны от гидроэнергетики со временем уменьшилась, – это рост интереса к другим формам источников электроэнергии.В то время как эксперты прогнозируют продолжение использования гидроэнергетики, Моди сказал, что не видит роста гидроэнергетики в ближайшем будущем, потому что мы уже воспользовались преимуществами лучших гидроэнергетических мест.
«Мы уже использовали хорошие источники гидроэлектроэнергии в США», – сказал он.
Кроме того, климатический кризис усиливает засуху, истощающую водохранилища на Западе и вызывающую нехватку воды. В Калифорнии из-за низкого уровня воды этим летом была вынуждена закрыть крупную гидроэлектростанцию, впервые с момента ее открытия в 1967 году.