Was sind alternative Energiequellen und wie können sie für persönliche Zwecke genutzt werden?

In der modernen, sich schnell entwickelnden Welt ist der Kampf um Energieressourcen zwischen Industrieländern eine Priorität der Außenpolitik vieler Staaten. Energisch unabhängig zu sein bedeutet daher, wirtschaftlich und politisch frei zu sein. Darüber hinaus gibt es fast an erster Stelle unter den technisch entwickelten Ländern das Problem der Umweltsicherheit unseres Planeten, wie das Pariser Klimaabkommen von 2015 und eine Reihe anderer internationaler Dokumente belegen. Im Rahmen dieser Entscheidungen sowie im Zusammenhang mit der Reduzierung der Reserven traditioneller Energiequellen (Gas, Öl, Kohle usw.) beginnen viele Staaten, alternative, erneuerbare Energiequellen aktiv zu entwickeln. Was sind alternative Energiequellen, ihre Arten und Methoden, können Sie es selbst tun - das ist das Thema der heutigen Überprüfung.

Alternative Energiequellen sind sicher für die Ökologie unseres Planeten

Alternative Energiequellen - was ist das?         

Kurz gesagt, alternative Energiequellen sind erneuerbare, ökologische Ressourcen, deren Umwandlung elektrische und thermische Energie erzeugt, die der Mensch für seine eigenen Bedürfnisse nutzt. Unkonventionelle Stromquellen sind Sonne und Wasser, Wind und Erdwärme, Wärme - Erde und Sonne.

Arten alternativer Energiequellen                                  

Die Entwicklung grüner Energie ist auf die Entwicklung von Technologien zurückzuführen, die es ermöglicht haben, erneuerbare Energiequellen effizienter zu nutzen, was separat erörtert werden sollte.

Solarenergie

Die Sonne ist eine unerschöpfliche Energiequelle, die allen Bewohnern unseres Planeten Wärme und Strom liefern kann. Um diese Energie umzuwandeln, sind jedoch spezielle technische Geräte erforderlich.

Das Schema der autonomen Solarstation

Um Strom zu erhalten, wird ein Kraftwerk benötigt, dessen Hauptelement ist Solarbatterie (Panel). Das Funktionsprinzip eines solchen Geräts (Panels) basiert auf der Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie, die auftritt, wenn Licht auf die Fotozellen trifft, aus denen es besteht. Elektrischer Strom wird durch Erzeugen einer Potentialdifferenz innerhalb der Fotozelle erzeugt und durch physikalische Prozesse verursacht, die mit der "p-n" -Leitfähigkeit von siliciumhaltigen Materialien verbunden sind. Das Prinzip der Solarbatterie ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die durch Sonnenstrahlung verursachte multidirektionale Bewegung von Elektronen und Löchern erzeugt eine Potentialdifferenz auf der Oberfläche der Fotozelle

Für den Betrieb eines solchen Kraftwerks außer Sonnenkollektorsind eine Reihe technischer Geräte erforderlich:

Um Wärmeenergie zu erhalten, die zur Heizung und Warmwasserversorgung genutzt werden kann, sind technische Geräte erforderlich, die als Solarkollektoren bezeichnet werden.

Schema zum Anschluss eines Solarkollektors an das Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem eines Wohngebäudes

Es gibt zwei Arten solcher Einheiten: flach und Vakuum. Sie unterscheiden sich im Design, sind sich aber im Prinzip ähnlich. Die Funktion solcher Geräte besteht darin, die Energie der Sonne zu absorbieren und in Wärmeenergie umzuwandeln, die wiederum auf den Wärmeträger im Heizkreis oder auf Wasser übertragen wird, das den Verbrauchern zur Warmwasserversorgung dient. Für den Betrieb dieses Systems benötigen Sie außerdem eine Umwälzpumpe und einen Lagertank (Kessel), Absperr- und Regelventile sowie Automatisierungs- und Steuerungssysteme.

Windenergie

Der Wind kann auch als Quelle für die Gewinnung elektrischer Energie dienen, und da er fast immer und überall weht, was auf den "Atem" unseres Planeten zurückzuführen ist, sind seine Reserven unerschöpflich.

Schema zum Anschluss eines Windgenerators an das Stromversorgungssystem eines Landhauses

Schwierigkeiten bei der Gewinnung elektrischer Energie aus der kinetischen Energie des Windes liegen in seiner Unbeständigkeit, Multidirektionalität und unterschiedlichen Größen der Stärke der Luftströme. Um Strom aus Windenergie zu gewinnen, ist ein Windgenerator (Windkraftanlage) erforderlich.

Es gibt verschiedene Arten von Karminern:

Verschiedene Modelle unterscheiden sich in der Drehzahl der Schaufeln (niedrige und hohe Geschwindigkeit) und der Trommeln, der Einbauhöhe und den technischen Eigenschaften. Für den Betrieb einer Windkraftanlage im Stromversorgungssystem ist eine Reihe von Geräten erforderlich, ähnlich wie bei Solarmodulen (Regler, Wechselrichter).

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Energie des Wassers

Auf dem Planeten Erde nimmt Wasser den größten Teil seiner Oberfläche ein - dies sind Meere und Ozeane, Seen und Flüsse, künstliche Stauseen und andere Stauseen.

Schematische Darstellung eines Staudammwasserkraftwerks

Der Mensch hat vor langer Zeit gelernt, die Energie des Wassers zu nutzen, und anfangs war sie mechanisch und wurde durch die Bewegung der aquatischen Umwelt gewonnen.Seine Ströme brachten die Mühlsteine ​​einer Mühle oder eines anderen mechanischen Geräts in Rotation, und eine Person kontrollierte nur die Geschwindigkeit ihrer Rotation. In Zukunft begannen die Menschen, diese Art von Energie zu nutzen, um elektrische Energie sowohl an Flüssen mit schnellem Fluss als auch in den Meeren zu erzeugen - aufgrund von Ebbe und Flut, die mit konstanter Genauigkeit "funktionieren". Zur Erzeugung elektrischer Energie werden spezielle Turbinen verwendet, die in einem wässrigen Medium angeordnet sind, dessen Welle mit einem Generator verbunden ist, der elektrischen Strom erzeugt. Wasserströme, die auf die Turbinenschaufeln gerichtet sind, drehen sie, und diese Bewegung wird auf den Generator übertragen, und infolgedessen wird ein elektrischer Strom erzeugt.

Betriebsdiagramm des Gezeitenkraftwerks

In Gezeitenstationen werden die Arbeiten auf ähnliche Weise ausgeführt, mit dem einzigen Unterschied, dass sich die Wasserströme in verschiedene Richtungen bewegen, was durch die zyklische Natur der "Ebbe" -Perioden verursacht wird.

Energie der Erde

Die Energie unseres Planeten wird vom Menschen auch für seine eigenen Bedürfnisse genutzt. Mit seiner Hilfe können Sie ein Haus heizen oder Wasser erwärmen sowie elektrische Energie erzeugen.

In einigen Regionen unseres Planeten bricht einfach innere Wärme aus, die sich in seismischer Aktivität, Vulkanausbrüchen und der Anwesenheit von Geysiren äußert. An solchen Orten werden die Probleme der Heizung und der Warmwasserversorgung ganz einfach gelöst und erfordern keine spezielle Beschreibung, und nicht jeder weiß, wie man auf diese Weise Strom erzeugt.

Optionen für geothermische Stationen

Um elektrische Energie zu gewinnen, wird ein Geothermiekraftwerk gebaut, in dem eine Dampfturbine als Energiequelle verwendet wird, die von Dampf angetrieben wird und aus der Wärmeenergie der Erde gewonnen oder umgewandelt wird.

Die Arten und Methoden der Dampfumwandlung können aufgrund der Tiefe des geothermischen Wassers und ihrer chemischen Eigenschaften sowie der thermischen Indikatoren unterschiedlich sein.

Eine Wärmepumpe ist ein technisches Gerät, mit dem Wärme aus verschiedenen natürlichen Quellen zum Heizen und zur Warmwasserversorgung genutzt werden kann.

Es gibt verschiedene Arten solcher Einheiten, die sich in der primären Energiequelle und der Art ihrer Übertragung an den Verbraucher unterscheiden: "Luft-Wasser" und "Luft-Luft", "Wasser-Wasser" und "Wasser-Luft" sowie "Grundwasser".

Wärmepumpe "Wasser-zu-Wasser"

Der Betrieb der in der Abbildung gezeigten Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist wie folgt:

Betriebsdiagramm der Luft-Wasser-Wärmepumpe

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Biokraftstoffe                                                 

Brennholz ist eine bekannte Art von Biokraftstoff. Da Wälder jedoch nicht in allen Regionen verfügbar sind und sehr sorgfältig genutzt werden müssen, sollten sie nicht in ihrer reinen Form als alternativer und leicht erneuerbarer Brennstoff betrachtet werden.

Alternative und erneuerbare Energiequellen umfassen die folgenden Arten von Biokraftstoffen:

Brennstoffbriketts und Pellets werden auf speziellen Geräten hergestellt und für ihre Verbrennung verwendet FestbrennstoffkesselAusgestattet mit speziellen Rosten, die ihre Verbrennung gewährleisten.

Brennstoffpellets - Pellets aus Abfällen verschiedener Holzarten

Flüssigbrennstoff wird in Spezialunternehmen durch Verarbeitung der ursprünglichen pflanzlichen Rohstoffe gewonnen. Biogas wird auch durch die Verarbeitung organischer Abfälle erzeugt und kann zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet werden. Hierzu wird das entstehende Gas verbrannt und die entstehende Wärme zur Wärme- und Warmwasserversorgung sowie zur Dampferzeugung verbraucht, wodurch der Betrieb einer speziellen Turbine sichergestellt wird, die elektrischen Strom erzeugt.

Alternative Energiequellen für ein Privathaus  

Fast alle der oben aufgeführten alternativen Energiequellen können für ein Privathaus oder eine andere Struktur verwendet werden. Die einzige Ausnahme kann die Herstellung von flüssigem Biokraftstoff sein, was auf die hohen Kosten der für die Herstellung erforderlichen Ausrüstung zurückzuführen ist. Anlagen alternativer Energiequellen, die für den persönlichen Verbrauch verwendet werden, sehen möglicherweise anders aus. Nachfolgend sind Beispiele für bereits umgesetzte Projekte für Anlagen erneuerbarer Energien aufgeführt:

Solarkraftwerke werden in unserem Land und in vielen technisch entwickelten Ländern der Welt produziert. Verschiedene Modelle unterscheiden sich in technischen Merkmalen, Lebensdauer und Kosten. Daher ist es immer möglich, eine Station entsprechend dem Bedarf und den finanziellen Möglichkeiten auszuwählen. Hier sind einige der Optionen, die auf dem Inlandsmarkt erfolgreich implementiert wurden.

In abgelegenen Regionen kann ein Solarkraftwerk zur Hauptstromquelle werden

Sonnenkollektoren und Kollektoren können nebeneinander aufgestellt werden und versorgen sich so mit Wärme und Strom

Solarkollektoren werden in unserem Land auch zum Heizen und zur Warmwasserversorgung von Häusern verwendet. Dieser Trend ist jedoch am stärksten in den südlichen Regionen zu beobachten, in denen das Klima es Ihnen ermöglicht, solche Anlagen fast das ganze Jahr über zu nutzen.

Hier sind einige dieser Anwendungen.

Der Vakuumsolarkollektor kann problemlos auf dem Dach eines jeden Gebäudes platziert werden

Windgeneratoren sind bei normalen Verbrauchern weniger verbreitet als Solarkraftwerke. Der Grund dafür ist die geringe Windlast in den bevölkerungsreichsten Regionen unseres Landes. Im Internet finden Sie jedoch Fotos und Testimonials über den erfolgreichen Einsatz solcher Installationen.

Eine Windmühle kann eine gute Ergänzung zu einer Solarstation sein, da die Betriebsparameter und die erforderlichen Geräte nahezu identisch sind.

An Orten ohne zentrale Stromversorgung werden Windgenerator und Solarstation zur Hauptquelle für elektrische Energie.

Nur wenige Menschen sind mit dieser Art von Ausrüstung vertraut, aber aufgrund der gesunkenen Kosten für Wärmepumpen erobern sie allmählich langsam den Markt für alternative Energiequellen. Hier sind einige der erfolgreich abgeschlossenen Projekte.

Die Wärmepumpe nimmt nicht viel Platz ein, kann jedoch ein Landhaus vollständig mit Wärme versorgen

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe sieht aus wie eine Klimaanlage

Die Biogaserzeugung kann durch ein Landhaus erfolgen. Gleichzeitig sollten Sie jedoch daran denken, das Temperaturregime während der Herstellung und den unangenehmen Geruch zu beachten, der während der Fermentation von Biomasse entsteht. Solche Installationen können sich Bewohner der südlichen Regionen leisten, die in der Landwirtschaft tätig sind, weil Es sind Ernteabfälle, die als Rohstoff für die Herstellung dieser Art von alternativem Kraftstoff dienen.

Hühnermist-Biogasanlage neben dem Geflügelstall

Biogasanlage für ein Privathaus, das an der Verschwendung von Getreide arbeitet

Gibt es eine Zukunft für alternative Energiequellen?  

Ob es eine Zukunft für alternative Energiequellen gibt, ist für viele Energieingenieure, Ökologen und nur aktive Bürger unseres Landes von Interesse, und die Antwort ist eindeutig: JA, es gibt eine Zukunft. In unserem Land wurde 2009 ein Programm zur Entwicklung alternativer Energien in Russland verabschiedet, das erfolgreich umgesetzt wird. Es lautet: "Die Hauptrichtungen der staatlichen Politik im Bereich der Verbesserung der Energieeffizienz der Elektrizitätswirtschaft auf der Grundlage der Nutzung erneuerbarer Energiequellen für den Zeitraum bis 2020". Darüber hinaus unterstützt der Staat Unternehmen bei der Umsetzung des Programms der International Finance Corporation (IFC) zur Entwicklung erneuerbarer Energiequellen. Auf gesetzlicher Ebene werden wirtschaftliche Hebel geschaffen, um die Verbreitung "grüner" Energie zu fördern, was sich in der Festlegung von Vorzugstarifen und finanzieller Unterstützung für den Bau, Steueranreizen und der Entschädigung für einen Teil der Kreditkosten des Baus äußert.

Entwicklung des alternativen Energiemarktes in Russland nach installierter Kapazität (innerer Kreis - 2009 / äußerer Kreis - 2020)

Ein Beispiel für eine solche Unterstützung ist die Einführung des sogenannten „grünen Tarifs“ für Elektrizität. Sein Kern liegt in der Tatsache, dass die Werte dieses Tarifs höher sind als die von Energieversorgungsunternehmen, so dass der Staat die Entwicklung alternativer Energien in einem bestimmten Gebiet fördert. Der Tarif ermöglicht es einzelnen Nutzern und Unternehmen mit alternativen Kraftwerken, die Kosten für Kauf und Installation teilweise zu kompensieren, indem überschüssiger Strom zu höheren Preisen an das externe Netz verkauft wird. Gegenwärtig hat die russische Regierung die Regeln für eine solche Umsetzung gebilligt und Resolutionsentwürfe vorbereitet, in denen die Bedingungen für die Bereitstellung des "grünen Tarifs" festgelegt sind. Das Gesetz, nach dem solche Aktivitäten durchgeführt werden, wird vom Energieministerium, dem Ministerium für wirtschaftliche Entwicklung und dem Antimonopol-Bundesdienst ausgearbeitet und sollte 2018 der Staatsduma zur Prüfung vorgelegt werden.

Die Struktur der Nutzung erneuerbarer Energiequellen in Russland und der Welt

Alternative Energie zum Selbermachen für zu Hause

Wenn Sie Freizeit, Lust und die Fähigkeit haben, mit einem Handwerkzeug zu arbeiten, können Sie Installationen erstellen, mit denen Sie alternative Quellen für Ihre Bedürfnisse nutzen können, sowohl in Form von elektrischer als auch thermischer Energie.

Dies gilt für alle oben genannten Arten alternativer Energie:

Video: alternative Energie für ein Privathaus

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