Quines són les fonts d'energia alternatives i com es poden utilitzar per a propòsits personals

Etiquetes:Il·luminació

Al món modern en ràpid desenvolupament, la lluita pels recursos energètics entre els països desenvolupats és una prioritat de la política exterior de molts estats, per tant, ser energèticament independent significa ser lliure econòmicament i políticament. A més, gairebé en primer lloc entre els països desenvolupats tècnicament, hi ha la qüestió de la seguretat ambiental del nostre planeta, com ho demostra l'Acord de París sobre el clima del 2015 i diversos documents internacionals. En el context d’aquestes decisions, així com en relació amb la reducció de les reserves de fonts d’energia tradicionals (gas, petroli, carbó, etc.), molts estats comencen a desenvolupar activament fonts d’energia renovables i alternatives. Quines són les fonts d'energia alternatives, els seus tipus i mètodes d'ús, és possible fer-ho vosaltres mateixos? Aquest és el tema de la revisió d'avui.

Quines són les fonts d'energia alternatives

Les fonts d’energia alternatives són segures per a l’ecologia del nostre planeta

El contingut de l'article

1 Fonts d’energia alternatives: què és?
2 Tipus de fonts d’energia alternatives
3 Fonts d'energia alternatives per a una casa privada
4 Hi ha futur per a les fonts d’energia alternatives
5 Feu-vos-vos una energia alternativa per a la llar
6 Vídeo: energia alternativa per a una casa privada

Fonts d'energia alternatives: què és?

En poques paraules, les fonts d’energia alternatives són recursos ecològics renovables, la transformació dels quals produeix energia elèctrica i tèrmica que els humans fan servir per a les seves pròpies necessitats. Les fonts d’electricitat no convencionals són el sol i l’aigua, el vent i les aigües geotèrmiques, la calor, la terra i el sol.

Tipus de fonts d’energia alternatives

El desenvolupament de l’energia verda es deu al desenvolupament de tecnologies que han permès utilitzar fonts d’energia renovables amb major eficiència, que s’haurien de discutir per separat.

L’energia solar

El sol és una font d’energia inesgotable que pot proporcionar calor i electricitat a tots els habitants del nostre planeta, però, per convertir aquesta energia, és necessari disposar de dispositius tècnics especials.

L’esquema de l’estació solar autònoma

Energia elèctrica.

Per obtenir electricitat es necessita una central elèctrica, l’element principal de la qual és bateria solar (panell). El principi de funcionament d’aquest dispositiu (panell) es basa en la conversió de la radiació solar en energia elèctrica, que es produeix quan la llum colpeja les fotocèl·lules de què consta. El corrent elèctric es genera creant una diferència de potencial dins de la fotocèl·lula i és causat per processos físics associats a la conductivitat "p-n" dels materials que contenen silici. El principi de la bateria solar es mostra a la figura següent.

El moviment multidireccional d’electrons i forats causat per la radiació solar crea una diferència de potencial a la superfície de la fotocèl·lula

Per al funcionament d’aquesta central elèctrica, excepte panell solar, calen diversos dispositius tècnics:

controlador - Assegura el funcionament de la central elèctrica en mode automàtic, proporcionant una càrrega de bateries d'emmagatzematge;
bateria acumuladora - és un dispositiu d’emmagatzematge de l’energia generada pel panell solar;
inversor - Converteix el voltatge de CC en voltatge de CA que s’utilitza per connectar els electrodomèstics;
cables de connexió, així com dispositius de protecció i automatització.

Energia tèrmica.

Per obtenir energia tèrmica, que es pot utilitzar per a la calefacció i el subministrament d’aigua calenta calen dispositius tècnics anomenats captadors solars.

Esquema de connexió d’un col·lector solar al sistema de calefacció i subministrament d’aigua calenta d’un edifici residencial

Aquestes unitats són de dos tipus: pla i buit. Es diferencien pel disseny, però en principi són similars entre si. La funció d’aquests dispositius és absorbir l’energia del sol i convertir-la en energia tèrmica, que, al seu torn, es transfereix al portador de calor del circuit de calefacció o aigua que es subministra a l’aigua calenta als consumidors. Per al funcionament d’aquest sistema, també necessitareu una bomba de circulació i un dipòsit d’emmagatzematge (caldera), vàlvules d’aturada i control, així com sistemes d’automatització i control.

Energia eòlica

El vent també pot servir com a font d’obtenció d’energia elèctrica i, ja que bufa gairebé sempre i a tot arreu, cosa que es deu a la “respiració” del nostre planeta, les seves reserves són inesgotables.

Esquema per connectar un generador eòlic al sistema d’alimentació d’una casa de camp

Les dificultats per obtenir energia elèctrica a partir de l’energia cinètica del vent radiquen en la seva inconstància, multidireccionalitat i diferents magnituds de la força dels fluxos d’aire. Per obtenir electricitat mitjançant energia eòlica, necessiteu un generador eòlic (central eòlica).

Els carminers són de diversos tipus:

amb eix de rotació vertical - rotatiu, de fulla i ortogonal;
amb eix horitzontal de rotació - paleta, turbina i tambor.

Els diferents models difereixen en la velocitat de rotació de les fulles (baixa velocitat i alta velocitat) i els tambors, l’altura d’instal·lació i les característiques tècniques. Per al funcionament d’un aerogenerador al sistema d’alimentació, es requereix un conjunt d’equips, similar al que s’utilitza amb els panells solars (controlador, inversor).

Article relacionat:

Com fer un generador de vent de 220V amb les teves pròpies mans. A la publicació, considerarem el principi de funcionament i els tipus d’aerogeneradors, les característiques del muntatge d’un dispositiu des d’una rentadora i un generador de vehicles, consells útils i recomanacions d’especialistes.

Energia de l'aigua

Al planeta Terra, l’aigua ocupa la major part de la seva superfície: es tracta de mars i oceans, llacs i rius, embassaments artificials i altres embassaments.

Representació esquemàtica d’una central hidroelèctrica tipus presa

L’home va aprendre a utilitzar l’energia de l’aigua fa molt de temps, i inicialment era mecànica, obtinguda com a conseqüència del moviment del medi aquàtic.Els seus corrents feien girar les moles d’un molí o d’un altre dispositiu mecànic i una persona només controlava la velocitat de la seva rotació. En el futur, la gent va començar a utilitzar aquest tipus d’energia per generar energia elèctrica, tant en rius amb un cabal ràpid com als mars, a causa del flux i reflux, que “funcionen” amb una precisió constant. Per generar energia elèctrica s’utilitzen turbines especials, situades en un medi aquós, l’eix del qual està connectat a un generador que genera un corrent elèctric. Els corrents d’aigua dirigits cap a les pales de la turbina el fan girar i aquest moviment es transmet al generador i, com a resultat, es genera un corrent elèctric.

Diagrama de funcionament de la central mareomotriu

A les estacions de marea, el treball es realitza de manera similar, amb l’única diferència que els fluxos d’aigua es mouen en direccions diferents, cosa que és causada per la ciclicitat dels períodes de “reflux”.

Energia de la terra

L’energia del nostre planeta també l’utilitza l’home per a les seves pròpies necessitats, amb la seva ajuda es pot escalfar una casa o escalfar aigua, a més de produir energia elèctrica.

Energia geotèrmica.

En algunes regions del nostre planeta, simplement esclata la calor interna, que s’expressa en activitat sísmica, erupcions volcàniques i presència de guèisers. En aquests llocs, els problemes de calefacció i subministrament d’aigua calenta es resolen de forma senzilla i no requereixen una descripció especial, i no tothom sap sobre la generació d’electricitat d’aquesta manera.

Opcions d'estació geotèrmica

Per obtenir energia elèctrica s’està construint una central geotèrmica en què s’utilitza una turbina de vapor com a font d’energia, impulsada pel vapor, obtinguda o convertida a partir de l’energia tèrmica de la terra.

Els tipus i mètodes de conversió de vapor poden ser diferents, cosa que es deu a la profunditat de les aigües geotèrmiques i a les seves característiques químiques, així com als indicadors tèrmics.

Bomba de calor.

Una bomba de calor és un dispositiu tècnic que permet l’ús de calor procedent de diverses fonts naturals per a la calefacció i el subministrament d’aigua calenta.

Hi ha diversos tipus d’aquestes unitats, que difereixen en la font primària d’energia i el mètode de transmissió al consumidor: "aire-aigua" i "aire-aire", "aigua-aigua" i "aigua-aire", així com "aigua subterrània".

Bomba de calor "aigua-a-aigua"

El funcionament de la bomba de calor aigua-a-aigua que es mostra a la figura és el següent:

dins bé, situat al costat d’una casa de camp, es col·loca un circuit extern on circula el refrigerant;
es col·loca l'edifici Bomba de caloral qual està connectat el circuit extern;
en passar per la bomba, el refrigerant del circuit extern cedeix la seva calor al refrigerant que circula al circuit intern de la bomba de calor, mentre que el refrigerant s’evapora;
el circuit intern de l’edifici també està connectat a la bomba de calor i el transportador de calor també hi circula;
El refrigerant, que circula per la bomba de calor, entra a l’evaporador, on s’evapora, mentre que l’energia calorífica alliberada en aquest moment es transfereix al mitjà de calefacció del circuit de calefacció o ACS de l’edifici.

Esquema de funcionament de la bomba de calor aire-aigua

Article relacionat:

Bomba de calor per a la calefacció de la llar permet escalfar les bateries d’una manera ecològica, segura i gratuïta. Llegiu la publicació sobre el principi del seu funcionament i dispositiu, criteris de selecció, una visió general dels fabricants i models.

Biocombustibles

La llenya és un tipus de biocombustible conegut, però a causa del fet que els boscos no estan disponibles a totes les regions i s’han d’utilitzar amb molta cura, no s’han de considerar en la seva forma pura com un combustible alternatiu i fàcilment renovable.

Les fonts d'energia alternatives i renovables inclouen els següents tipus de biocombustibles:

sòlid - briquetes de combustible i grànuls (pellets) fets de serradures i residus de la fusta, torba;
líquid - bioetanol i biobutanol, biometanol i biodièsel;
gasós - biogàs i biohidrogen.

Les briquetes i els pellets de combustible es fabriquen en equips especials i s’utilitzen per a la seva combustió calderes de combustible sòlidequipat amb reixes especials que asseguren la seva combustió.

Pellets de combustible: pèl·lets fets a partir de residus de diverses espècies de fusta

El combustible líquid s’obté en empreses especials processant les matèries primeres originals de la planta. El biogàs també es produeix processant residus orgànics i es pot utilitzar per generar electricitat i calor. Per a això, es crema el gas resultant i es consumeix la calor resultant per al subministrament de calor i subministrament d’aigua calenta, així com per a la generació de vapor, cosa que assegura el funcionament d’una turbina especial que genera un corrent elèctric.

Fonts d'energia alternatives per a una casa privada

Gairebé totes les fonts d’energia alternativa anteriors es poden utilitzar per a una casa privada o una altra estructura, l’única excepció pot ser la producció de biocombustible líquid, que es deu a l’elevat cost de l’equip necessari per a la seva producció. Les instal·lacions d’energies alternatives utilitzades per al consum personal poden tenir un aspecte diferent; a continuació es mostren exemples de projectes d’instal·lacions d’energia renovable ja implementats:

L’energia solar.

Les centrals solars es produeixen al nostre país i a molts països del món tècnicament desenvolupats. Els diferents models difereixen en característiques tècniques, vida útil i cost i, per tant, sempre és possible triar una estació d’acord amb la necessitat i les capacitats financeres. Aquí teniu algunes de les opcions que s’han implementat amb èxit al mercat nacional.

En regions remotes, una planta d’energia solar es pot convertir en la principal font d’electricitat

Opinió sobre el model de central solar "Аbi-solar" amb una capacitat de 7,5 kW:
Més detalls a Otzovik: http://otzovik.com/review_4483104.html

Els panells solars i els col·lectors es poden col·locar un al costat de l’altre, proporcionant així calor i electricitat

Els captadors solars també s’utilitzen al nostre país per subministrar aigua calenta i calenta a les cases, però aquesta tendència es desenvolupa més a les regions del sud, on el clima permet utilitzar aquestes instal·lacions gairebé tot l’any.

Aquests són alguns d’aquests usos.

El col·lector solar al buit es pot col·locar fàcilment al sostre de qualsevol edifici

Comentaris sobre el sistema solar Atmosfera, creat sobre la base del col·lector SVK-Nano-30:
Més detalls a Otzovik: http://otzovik.com/review_4503734.html

Instal·lacions eòliques.

Els generadors eòlics són menys habituals entre els consumidors habituals que les centrals solars, la raó d’això és la baixa càrrega eòlica a les regions més poblades del nostre país. Tot i això, a Internet podeu trobar fotografies i testimonis sobre l’ús reeixit d’aquestes instal·lacions.

Un molí de vent pot ser una bona addició a una estació solar, ja que els paràmetres de funcionament i el conjunt d’equips necessaris són gairebé idèntics.

Als llocs on no hi ha subministrament d’energia centralitzada, el generador eòlic i l’estació solar es converteixen en la principal font d’energia elèctrica.

Opinions sobre l’ús del parc eòlic:
Més detalls a Otzovik: http://otzovik.com/review_98896.html

Bomba de calor.

Poques persones coneixen aquest tipus d’equips, però a poc a poc, a causa de la disminució del cost de les bombes de calor, van guanyant lentament el mercat de fonts d’energia alternatives. Aquests són alguns dels projectes realitzats amb èxit.

La bomba de calor no ocupa gaire espai, però és capaç de proporcionar completament calor a una casa de camp

Una bomba de calor aire-aire sembla un aire condicionat

Producció de biogàs.

La producció de biogàs es pot fer tenint una casa de camp, però, al mateix temps, cal recordar l’observació del règim de temperatura durant la seva producció i l’olor desagradable que es forma durant la fermentació de la biomassa. Aquestes instal·lacions les poden permetre els residents de les regions del sud dedicades a l'agricultura, perquè són els residus de cultius els que serveixen de matèria primera per a la producció d’aquest tipus de combustible alternatiu.

Planta de biogàs de fem de pollastre situada al costat de l’aviram

Planta de biogàs per a una casa particular que treballa en residus de cereals

Hi ha futur per a les fonts d’energia alternatives

Si hi ha futur per a les fonts d’energia alternatives és una qüestió d’interès per a molts enginyers d’energia, ecologistes i només ciutadans actius del nostre país, i la resposta és inequívoca: SÍ, hi ha futur. Al nostre país, el 2009 es va adoptar i s’està implementant amb èxit un programa per al desenvolupament d’energies alternatives a Rússia, formulat com a "Les principals direccions de la política estatal en el camp de la millora de l’eficiència energètica de la indústria de l’energia elèctrica basada en l’ús de fonts d’energia renovables per al període fins al 2020". A més, l'Estat proporciona ajuda a les empreses en la implementació del programa de la Corporació Financera Internacional (IFC) per al desenvolupament de fonts d'energia renovables. A nivell legislatiu, es creen palanques econòmiques per promoure la difusió de l'energia "verda", expressada en l'establiment de tarifes preferencials i assistència financera per a la construcció, incentius fiscals i compensació d'una part dels costos de crèdit de la construcció.

Desenvolupament del mercat de l’energia alternativa a Rússia per capacitat instal·lada (cercle interior - 2009 / cercle exterior - 2020)

Un exemple d’aquesta ajuda és la introducció de l’anomenada “tarifa verda” per a l’electricitat. La seva essència rau en el fet que els valors d'aquesta tarifa són superiors als de les organitzacions de subministrament d'energia, per la qual cosa l'Estat estimula el desenvolupament d'energia alternativa en un territori específic. La tarifa permet a usuaris individuals i empreses amb centrals elèctriques alternatives compensar parcialment els costos de la seva compra i instal·lació mitjançant la venda d’electricitat generada sobrant a la xarxa externa a preus més elevats. Actualment, el govern rus ha aprovat les Normes per a aquesta implementació i ha preparat un projecte de resolucions que defineix les condicions per a la provisió de la "tarifa verda". La llei, segons la qual es duran a terme aquestes activitats, està sent desenvolupada pel Ministeri d'Energia, el Ministeri de Desenvolupament Econòmic i el Servei Federal Antimonopoli i s'hauria de presentar a la Duma de l'Estat el 2018.

L'estructura de l'ús de fonts d'energia renovables a Rússia i al món

Feu-vos-vos una energia alternativa per a la llar

Si teniu temps lliure, ganes i també la possibilitat de treballar amb una eina manual, podeu crear instal·lacions amb les quals utilitzar fonts alternatives per a les vostres necessitats, tant en forma d’energia elèctrica com tèrmica.

Això s'aplica a tots els tipus d'energia alternativa anteriors:

generació solar - Podeu fabricar panells solars de forma independent, mentre utilitzeu fotocèl·lules de fàbrica, muntar un controlador i un inversor i també fer un captador solar;
aerogeneradors - Els dispositius electrònics (controlador, inversor) es munten de la mateixa manera que per a les estacions solars, a partir de recanvis de fàbrica, i el generador eòlic es fabrica fàcilment amb materials de rebuig i peces de recanvi d’automòbils;
central hidroelèctrica - també es pot fabricar amb peces d’automòbils, motocicletes i materials existents, l’única condició per tenir èxit en la construcció serà la presència d’un dipòsit on s’hauria de col·locar la turbina;
planta de biogàs - qualsevol vilatà és capaç de recollir, les condicions per a això seran - la presència de la quantitat necessària de biomassa i la temperatura de l'aire ambiental, permetent que es produeixi el procés de fermentació.