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¿Qué son las fuentes de energía alternativas y cómo se pueden utilizar para fines personales?

En el mundo moderno en rápido desarrollo, la lucha por los recursos energéticos entre los países desarrollados es una prioridad de la política exterior de muchos estados, por lo tanto, ser energéticamente independientes significa ser libres económica y políticamente. Además, casi en primer lugar entre los países técnicamente desarrollados, está el tema de la seguridad ambiental de nuestro planeta, como lo demuestra el Acuerdo Climático de París de 2015 y varios otros documentos internacionales. En el contexto de estas decisiones, así como en relación con la reducción de las reservas de fuentes de energía tradicionales (gas, petróleo, carbón, etc.), muchos estados están comenzando a desarrollar activamente fuentes alternativas de energía renovable. ¿Qué son las fuentes de energía alternativas, sus tipos y métodos de uso? ¿Puede hacerlo usted mismo? Este es el tema de la revisión de hoy.

Las fuentes de energía alternativas son seguras para la ecología de nuestro planeta

El contenido del artículo

1 Fuentes de energía alternativas: ¿qué es?
2 Tipos de fuentes de energía alternativas
3 Fuentes de energía alternativas para una casa particular
4 ¿Hay futuro para las fuentes de energía alternativas?
5 Energía alternativa de bricolaje para el hogar
6 Video: energía alternativa para una casa particular.

Fuentes de energía alternativas: ¿qué es?

En resumen, las fuentes de energía alternativas son recursos ecológicos renovables, cuya transformación produce energía eléctrica y térmica, que el ser humano utiliza para sus propias necesidades. Las fuentes de electricidad no convencionales son el sol y el agua, el viento y las aguas geotérmicas, el calor: la tierra y el sol.

Tipos de fuentes de energía alternativas

El desarrollo de la energía verde se debe al desarrollo de tecnologías que han permitido utilizar fuentes de energía renovables con mayor eficiencia, lo que conviene discutir por separado.

Energía solar

El sol es una fuente inagotable de energía que puede proporcionar calor y electricidad a todos los habitantes de nuestro planeta, sin embargo, para convertir esta energía, es necesario contar con dispositivos técnicos especiales.

El esquema de la estación solar autónoma.

Energía eléctrica.

Para obtener electricidad, se necesita una planta de energía, cuyo elemento principal es bateria solar (panel). El principio de funcionamiento de dicho dispositivo (panel) se basa en la conversión de la radiación solar en energía eléctrica, que se produce cuando la luz incide en las fotocélulas que lo componen. La corriente eléctrica se genera creando una diferencia de potencial dentro de la fotocélula y es causada por procesos físicos asociados con la conductividad "p-n" de los materiales que contienen silicio. El principio de la batería solar se muestra en la siguiente figura.

El movimiento multidireccional de electrones y huecos causado por la radiación solar crea una diferencia de potencial en la superficie de la fotocélula.

Para el funcionamiento de dicha central eléctrica, excepto panel solar, se requerirán varios dispositivos técnicos:

controlador - asegura el funcionamiento de la planta de energía en modo automático, proporcionando una carga de baterías de almacenamiento;
batería acumuladora - es un dispositivo de almacenamiento de energía generado por el panel solar;
inversor - convierte la tensión CC en tensión CA utilizada para conectar electrodomésticos;
cables de conexión, así como dispositivos de protección y automatización.

Energía térmica.

Para obtener energía térmica, que se puede utilizar para calefacción y suministro de agua caliente, se requieren dispositivos técnicos llamados colectores solares.

Esquema para conectar un colector solar al sistema de suministro de agua caliente y calefacción de un edificio residencial.

Estas unidades son de dos tipos: planas y de vacío. Se diferencian en el diseño, pero son similares en principio entre sí. La función de dichos dispositivos es absorber la energía del sol y convertirla en energía térmica, que, a su vez, se transfiere al refrigerante en el circuito de calefacción o al agua que va para el suministro de agua caliente a los consumidores. Para el funcionamiento de este sistema, también necesitará una bomba de circulación y un tanque de almacenamiento (caldera), válvulas de cierre y control, así como sistemas de automatización y control.

Energía eólica

El viento también puede servir como fuente de obtención de energía eléctrica, y como sopla casi siempre y en todas partes, lo cual se debe al "aliento" de nuestro planeta, sus reservas son inagotables.

Esquema para conectar un generador eólico al sistema de suministro de energía de una casa de campo.

Las dificultades para obtener energía eléctrica a partir de la energía cinética del viento radican en su inconstancia, multidireccionalidad y diferentes magnitudes de la fuerza de los flujos de aire. Para obtener electricidad mediante energía eólica, se requiere un generador eólico (planta de energía eólica).

Los carminers son de varios tipos:

con eje de rotacion vertical - rotativo, de cuchilla y ortogonal;
con eje de rotación horizontal - paleta, turbina y tambor.

Los diferentes modelos se diferencian en la velocidad de rotación de las palas (lenta y alta velocidad) y tambores, altura de instalación y características técnicas. Para el funcionamiento de un aerogenerador en el sistema de alimentación, se requiere un conjunto de equipos, similar al que se utiliza con los paneles solares (controlador, inversor).

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Energía del agua

En el planeta Tierra, el agua ocupa la mayor parte de su superficie: estos son mares y océanos, lagos y ríos, embalses artificiales y otros embalses.

Representación esquemática de una central hidroeléctrica tipo presa

El hombre aprendió a utilizar la energía del agua hace mucho tiempo, e inicialmente era mecánica, obtenida como resultado del movimiento del medio acuático.Sus corrientes impulsaban las muelas de un molino u otro dispositivo mecánico en rotación, y una persona solo controlaba la velocidad de su rotación. En el futuro, la gente comenzó a utilizar este tipo de energía para generar energía eléctrica, tanto en los ríos con un flujo rápido, como en los mares, debido al flujo y reflujo, "funcionando" con precisión constante. Para generar energía eléctrica se utilizan turbinas especiales, colocadas en un medio acuoso, cuyo eje está conectado a un generador que genera una corriente eléctrica. Las corrientes de agua dirigidas a las palas de la turbina la hacen girar, y este movimiento se transmite al generador y, como resultado, se genera una corriente eléctrica.

Diagrama de funcionamiento de la planta de energía mareomotriz

En las estaciones mareomotrices, el trabajo se realiza de la misma manera, con la única diferencia de que los flujos de agua se mueven en diferentes direcciones, lo que se debe a la ciclicidad de los períodos "reflujo".

Energía de la tierra

La energía de nuestro planeta también es utilizada por el hombre para sus propias necesidades, con su ayuda se puede calentar una casa o calentar agua, además de producir energía eléctrica.

Energía geotérmica.

En algunas regiones de nuestro planeta, el calor interno simplemente estalla, que se expresa en actividad sísmica, erupciones volcánicas y la presencia de géiseres. En tales lugares, los problemas de calefacción y suministro de agua caliente se resuelven de manera bastante simple y no requieren una descripción especial, y no todos saben cómo generar electricidad de esta manera.

Opciones de estaciones geotérmicas

Para la obtención de energía eléctrica se está construyendo una central geotérmica, en la que se utiliza como fuente de energía una turbina de vapor, impulsada por vapor, obtenida o convertida a partir de la energía térmica de la tierra.

Los tipos y métodos de conversión de vapor pueden ser diferentes, debido a la profundidad de las aguas geotérmicas y sus características químicas, así como a los indicadores térmicos.

Bomba de calor.

Una bomba de calor es un dispositivo técnico que permite el uso de calor de diversas fuentes naturales para calefacción y suministro de agua caliente.

Existen varios tipos de tales unidades, que se diferencian por la fuente primaria de energía y el método de transmisión al consumidor: "aire-agua" y "aire-aire", "agua-agua" y "agua-aire", así como "agua subterránea".

Bomba de calor "agua a agua"

El funcionamiento de la bomba de calor agua-agua que se muestra en la figura es el siguiente:

en bien, ubicado junto a una casa de campo, se coloca un circuito externo por el que circula el refrigerante;
el edificio esta colocado Bomba de caloral que está conectado el circuito externo;
al pasar por la bomba, el refrigerante del circuito externo cede su calor al refrigerante que circula en el circuito interno de la bomba de calor, mientras que el refrigerante se evapora;
el contorno interior del edificio también está conectado a la bomba de calor, y el portador de calor también circula a través de él;
El refrigerante, que circula por la bomba de calor, entra en el evaporador, donde se evapora, mientras que la energía térmica liberada en ese momento se transfiere al medio calefactor del circuito de calefacción o ACS del edificio.

Diagrama de funcionamiento de la bomba de calor aire-agua

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Bomba de calor para calefacción doméstica permite calentar las baterías de forma ecológica, segura y gratuita. El principio de su funcionamiento y dispositivo, criterios de selección, una descripción general de los fabricantes y modelos: lea la publicación.

Biocombustibles

La leña es un tipo de biocombustible muy conocido, pero debido al hecho de que los bosques no están disponibles en todas las regiones y deben utilizarse con mucho cuidado, no deben considerarse en su forma pura como un combustible alternativo y fácilmente renovable.

Las fuentes de energía alternativas y renovables incluyen los siguientes tipos de biocombustibles:

sólido - briquetas y gránulos de combustible (pellets) a partir de aserrín y desechos de carpintería, turba;
líquido - bioetanol y biobutanol, biometanol y biodiésel;
gaseoso - biogás y biohidrógeno.

Las briquetas y pellets de combustible se fabrican en equipos especiales y para su combustión se utilizan calderas de combustible sólidoequipado con rejillas especiales que aseguran su combustión.

Pellets de combustible: pellets fabricados a partir de desechos de diversas especies de madera.

El combustible líquido se obtiene en empresas especiales procesando las materias primas originales de la planta. El biogás también se produce procesando residuos orgánicos y se puede utilizar para generar electricidad y calor. Para ello, se quema el gas resultante, y el calor resultante se consume para calefacción y suministro de agua caliente, así como para generar vapor, lo que asegura el funcionamiento de una turbina especial que genera una corriente eléctrica.

Fuentes de energía alternativas para una casa particular

Casi todas las fuentes de energía alternativas enumeradas anteriormente se pueden utilizar para una casa privada u otra estructura, la única excepción puede ser la producción de biocombustible líquido, que se debe al alto costo del equipo requerido para su producción. Las instalaciones de fuentes de energía alternativas utilizadas para el consumo personal pueden verse diferentes, a continuación se muestran ejemplos de proyectos ya implementados de instalaciones de energía renovable:

Energía solar.

Las plantas de energía solar se producen en nuestro país y en muchos países técnicamente desarrollados del mundo. Los diferentes modelos difieren en características técnicas, vida útil y costo y, por lo tanto, siempre es posible elegir una estación de acuerdo con la necesidad y las capacidades financieras. Estas son algunas de las opciones que se han implementado con éxito en el mercado nacional.

En regiones remotas, una planta de energía solar puede convertirse en la principal fuente de energía eléctrica.

Comentarios sobre el modelo de la planta de energía solar "Аbi-solar" con una capacidad de 7,5 kW:
Más detalles sobre Otzovik: http://otzovik.com/review_4483104.html

Los paneles solares y los colectores se pueden colocar uno al lado del otro, lo que proporciona calor y electricidad.

Los colectores solares también se utilizan en nuestro país para la calefacción y el suministro de agua caliente de las casas, pero esta dirección está más desarrollada en las regiones del sur, donde el clima le permite utilizar tales instalaciones casi todo el año.

Éstos son algunos de estos usos.

El colector solar de vacío se puede colocar fácilmente en el techo de cualquier edificio.

Comentarios sobre el sistema solar Atmosphere, creado sobre la base del colector SVK-Nano-30:
Más detalles sobre Otzovik: http://otzovik.com/review_4503734.html

Instalaciones eólicas.

Los generadores eólicos son menos comunes entre los consumidores comunes que las plantas de energía solar, la razón de esto es la baja carga de viento en las regiones más pobladas de nuestro país. No obstante, en Internet se pueden encontrar fotografías y testimonios sobre el uso exitoso de dichas instalaciones.

Un molino de viento puede ser una buena adición a una estación solar, ya que los parámetros operativos y el conjunto de equipos necesarios son casi idénticos.

En lugares donde no hay suministro eléctrico centralizado, el aerogenerador y la estación solar se convierten en la principal fuente de energía eléctrica.

Comentarios sobre el uso del parque eólico:
Más detalles sobre Otzovik: http://otzovik.com/review_98896.html

Bomba de calor.

Pocas personas conocen este tipo de equipos, pero paulatinamente, debido a la disminución del costo de las bombas de calor, poco a poco están conquistando el mercado de las energías alternativas. Éstos son algunos de los proyectos completados con éxito.

La bomba de calor no ocupa mucho espacio, pero puede proporcionar calor por completo a una casa de campo.

Una bomba de calor aire-aire parece un acondicionador de aire

Producción de biogás.

La producción de biogás se puede hacer al tener una casa de campo, pero al mismo tiempo, debe recordar observar el régimen de temperatura durante su producción y el olor desagradable que se genera durante la fermentación de la biomasa. Tales instalaciones pueden ser ofrecidas por los residentes de las regiones del sur involucradas en la agricultura, porque son los residuos de cultivos los que sirven como materia prima para la producción de este tipo de combustible alternativo.

Planta de biogás de estiércol de pollo ubicada junto al gallinero

Planta de biogás para vivienda particular, trabajando con residuos de cereales

¿Hay futuro para las fuentes de energía alternativas?

Si hay un futuro para las fuentes de energía alternativas es una cuestión de interés para muchos ingenieros de energía, ecologistas y ciudadanos activos de nuestro país, y la respuesta es inequívoca: SÍ, hay un futuro. En nuestro país, en 2009, se adoptó y se está implementando con éxito un programa para el desarrollo de energías alternativas en Rusia, formulado como "Las principales orientaciones de la política estatal en el campo del aumento de la eficiencia energética de la industria de energía eléctrica basada en el uso de fuentes de energía renovable para el período hasta 2020". Además, el estado brinda asistencia a las empresas en la implementación del programa de la Corporación Financiera Internacional (CFI) para el desarrollo de fuentes de energía renovable. A nivel legislativo, se están creando palancas económicas para promover la difusión de la energía "verde", expresada en el establecimiento de tarifas preferenciales y asistencia financiera para la construcción, incentivos fiscales y compensación por parte de los costos crediticios para la construcción.

Desarrollo del mercado de energías alternativas en Rusia por capacidad instalada (círculo interior - 2009 / círculo exterior - 2020)

Un ejemplo de esa asistencia es la introducción de la denominada "tarifa verde" para la electricidad. Su esencia radica en que los valores de esta tarifa son superiores a los de las organizaciones de suministro de energía, por lo que el estado estimula el desarrollo de energías alternativas en un territorio específico. La tarifa permite a los usuarios individuales y empresas que tienen plantas de energía alternativas compensar parcialmente los costos de su compra e instalación vendiendo el excedente de electricidad generada a la red externa a precios más altos. Actualmente, el gobierno ruso ha aprobado las Reglas para tal implementación y ha preparado proyectos de Resolución que definen las condiciones para la provisión de la "tarifa verde". La ley, según la cual se llevarán a cabo tales actividades, está siendo desarrollada por el Ministerio de Energía, el Ministerio de Desarrollo Económico y el Servicio Federal Antimonopolio y debe ser sometida a consideración de la Duma del Estado en 2018.

La estructura del uso de fuentes de energía renovables en Rusia y el mundo.

Energía alternativa de bricolaje para el hogar

Si tiene tiempo libre, ganas y también la capacidad de trabajar con una herramienta manual, puede crear instalaciones con la ayuda de las cuales puede utilizar fuentes alternativas para sus necesidades, tanto en forma de energía eléctrica como térmica.

Esto se aplica a todos los tipos anteriores de energía alternativa:

generación solar - puede hacer paneles solares de forma independiente, mientras usa fotocélulas hechas en fábrica, ensamblar un controlador y un inversor, y también hacer un colector solar;
turbinas de viento - los dispositivos electrónicos (controlador, inversor) se ensamblan de la misma manera que para las estaciones solares, a partir de repuestos fabricados en fábrica, y un generador eólico se fabrica con bastante facilidad con materiales de desecho y repuestos de automóviles;
microcentral hidroeléctrica - también se puede fabricar con piezas de automóviles, motocicletas y materiales disponibles, la única condición para una construcción exitosa será la presencia de un depósito donde se debe colocar la turbina;
planta de biogás - cualquier aldeano sea capaz de recolectar, las condiciones para ello serán - la presencia de la cantidad requerida de biomasa y la temperatura ambiente, permitiendo que ocurra el proceso de su fermentación.