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Que sont les sources d'énergie alternatives et comment peuvent-elles être utilisées à des fins personnelles

Dans le monde en développement rapide d'aujourd'hui, la lutte pour les ressources énergétiques entre les pays développés est une priorité de la politique étrangère de nombreux États, par conséquent, être énergétiquement indépendant signifie être libre économiquement et politiquement. En outre, la question de la sécurité environnementale de notre planète est presque au premier rang parmi les pays techniquement développés, comme en témoignent l'Accord de Paris sur le climat de 2015 et un certain nombre d'autres documents internationaux. Dans le cadre de ces décisions, ainsi que dans le cadre d'une diminution des réserves de sources d'énergie traditionnelles (gaz, pétrole, charbon, etc.), de nombreux États commencent à développer activement des sources d'énergie alternatives et renouvelables. Quelles sont les sources d'énergie alternatives, leurs types et leurs méthodes d'utilisation, pouvez-vous le faire vous-même - c'est le sujet de l'examen d'aujourd'hui.

Les sources d'énergie alternatives sont sans danger pour l'écologie de notre planète

Le contenu de l'article

1 Sources d'énergie alternatives - qu'est-ce que c'est
2 Types de sources d'énergie alternatives
3 Sources d'énergie alternatives pour une maison privée
4 Y a-t-il un avenir pour les sources d'énergie alternatives
5 Énergie alternative à faire soi-même pour la maison
6 Vidéo: énergie alternative pour une maison privée

Sources d'énergie alternatives - qu'est-ce que c'est

En bref, les sources d'énergie alternatives sont des ressources écologiques renouvelables, dont la transformation produit de l'énergie électrique et thermique, qui est utilisée par l'homme pour ses propres besoins. Sources d'électricité non conventionnelles - soleil et eau, vent et eaux géothermiques, chaleur - terre et soleil.

Types de sources d'énergie alternatives

Le développement de l'énergie verte est dû au développement de technologies qui ont permis d'utiliser des sources d'énergie renouvelables avec une plus grande efficacité, ce qui devrait être discuté séparément.

Énergie solaire

Le soleil est une source d'énergie inépuisable qui peut fournir de la chaleur et de l'électricité à tous les habitants de notre planète, cependant, pour convertir cette énergie, il est nécessaire de disposer de dispositifs techniques spéciaux.

Le schéma de la station solaire autonome

Énergie électrique.

Pour obtenir de l'électricité, il faut une centrale électrique dont l'élément principal est batterie solaire (panneau). Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif (panneau) est basé sur la conversion du rayonnement solaire en énergie électrique, qui se produit lorsque la lumière frappe les photocellules qui le composent. Le courant électrique est généré en créant une différence de potentiel à l'intérieur de la cellule photoélectrique et est provoqué par des processus physiques associés à la conductivité «p-n» des matériaux contenant du silicium. Le principe de la batterie solaire est illustré dans la figure suivante.

Le mouvement multidirectionnel des électrons et des trous provoqués par le rayonnement solaire crée une différence de potentiel à la surface de la photocellule

Pour l'exploitation d'une telle centrale électrique, sauf panneau solaire, un certain nombre de dispositifs techniques sont nécessaires:

manette - assure le fonctionnement de la centrale électrique en mode automatique, assurant une charge des batteries d'accumulateurs;
batterie d'accumulateur - est un dispositif de stockage d'énergie généré par le panneau solaire;
onduleur - convertit la tension continue en tension alternative utilisée pour connecter les appareils ménagers;
fils de connexion, ainsi que des dispositifs de protection et d'automatisation.

L'énérgie thermique.

Pour obtenir de l'énergie thermique utilisable pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude, des dispositifs techniques appelés capteurs solaires sont nécessaires.

Schéma de raccordement d'un capteur solaire au système de chauffage et d'alimentation en eau chaude d'un immeuble résidentiel

Ces unités sont de deux types: plates et sous vide. Ils diffèrent par leur conception, mais ils sont similaires en principe les uns aux autres. La fonction de ces appareils est d'absorber l'énergie du soleil et de la convertir en énergie thermique, qui, à son tour, est transférée au caloporteur dans le circuit de chauffage ou à l'eau qui alimente les consommateurs en eau chaude. Pour le fonctionnement de ce système, vous aurez également besoin d'une pompe de circulation et d'un réservoir de stockage (chaudière), de vannes d'arrêt et de contrôle, ainsi que de systèmes d'automatisation et de contrôle.

L'énergie éolienne

Le vent peut également servir de source d'énergie électrique, et comme il souffle presque toujours et partout, ce qui est dû au «souffle» de notre planète, ses réserves sont inépuisables.

Schéma de connexion d'une éolienne au système d'alimentation électrique d'une maison de campagne

Les difficultés pour obtenir de l'énergie électrique à partir de l'énergie cinétique du vent résident dans son inconstance, sa multidirectionnalité et les différentes amplitudes de la force des flux d'air. Pour obtenir de l'électricité à partir de l'énergie éolienne, vous avez besoin d'une éolienne (éolienne).

Les carminers sont de différents types:

avec axe de rotation vertical - rotative, lame et orthogonale;
avec axe de rotation horizontal - aube, turbine et tambour.

Différents modèles diffèrent par la vitesse de rotation des lames (basse et haute vitesse) et des tambours, la hauteur d'installation et les caractéristiques techniques. Pour le fonctionnement de l'éolienne dans le système d'alimentation, un ensemble d'équipements est nécessaire, similaire à celui utilisé avec les panneaux solaires (contrôleur, onduleur).

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Énergie de l'eau

Sur la planète Terre, l'eau occupe la majeure partie de sa surface - ce sont les mers et les océans, les lacs et les rivières, les réservoirs artificiels et autres réservoirs.

Représentation schématique d'une centrale hydroélectrique de type barrage

L'homme a appris à utiliser l'énergie de l'eau il y a longtemps, et au départ, elle était mécanique, obtenue grâce au mouvement du milieu aquatique.Ses ruisseaux mettaient en rotation les meules d'un moulin ou d'un autre dispositif mécanique, et une personne ne contrôlait que la vitesse de leur rotation. À l'avenir, les gens ont commencé à utiliser ce type d'énergie pour générer de l'énergie électrique, à la fois sur les rivières à débit rapide et dans les mers - en raison du flux et du reflux, «fonctionnant» avec une précision constante. Pour générer de l'énergie électrique, des turbines spéciales sont utilisées, qui sont placées dans un milieu aqueux, dont l'arbre est connecté à un générateur qui génère un courant électrique. Les courants d'eau dirigés vers les aubes de la turbine la font tourner, et ce mouvement est transmis au générateur et, par conséquent, un courant électrique est généré.

Schéma de fonctionnement de la centrale marémotrice

Dans les stations marémotrices, les travaux sont effectués de la même manière, à la seule différence que les flux d'eau se déplacent dans des directions différentes, ce qui est dû à la cyclicité des périodes «marée descendante».

Énergie de la terre

L'énergie de notre planète est également utilisée par l'homme pour ses propres besoins, avec son aide, vous pouvez chauffer une maison ou chauffer de l'eau, ainsi que produire de l'énergie électrique.

L'énergie géothermique.

Dans certaines régions de notre planète, la chaleur interne éclate simplement, ce qui se traduit par une activité sismique, des éruptions volcaniques et la présence de geysers. Dans de tels endroits, les problèmes de chauffage et d'alimentation en eau chaude sont résolus assez simplement et ne nécessitent pas de description particulière, et tout le monde ne sait pas comment produire de l'électricité de cette manière.

Options de station géothermique

Pour obtenir de l'énergie électrique, une centrale géothermique est en cours de construction, dans laquelle une turbine à vapeur est utilisée comme source d'énergie, entraînée par la vapeur, obtenue ou convertie à partir de l'énergie thermique de la terre.

Les types et méthodes de conversion de vapeur peuvent être différents, en raison de la profondeur des eaux géothermiques et de leurs caractéristiques chimiques, ainsi que des indicateurs thermiques.

Pompe à chaleur.

Une pompe à chaleur est un dispositif technique qui permet d'utiliser la chaleur de diverses sources naturelles pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude.

Il existe plusieurs types d'unités de ce type, qui diffèrent par la source principale d'énergie et la méthode de sa transmission au consommateur: «air-eau» et «air-air», «eau-eau» et «eau-air», ainsi que «eau souterraine».

Pompe à chaleur "eau-eau"

Le fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau illustrée sur la figure est le suivant:

dans bien, situé à côté d'une maison de campagne, un circuit externe est placé dans lequel le liquide de refroidissement circule;
le bâtiment est placé Pompe à chaleurauquel le circuit externe est connecté;
lors du passage dans la pompe, le liquide de refroidissement du circuit externe cède sa chaleur au liquide de refroidissement circulant dans le circuit interne de la pompe à chaleur, tandis que le liquide de refroidissement s'évapore;
le contour intérieur du bâtiment est également relié à la pompe à chaleur et le caloporteur y circule également;
Le fluide frigorigène, circulant à travers la pompe à chaleur, entre dans l'évaporateur, où il s'évapore, tandis que l'énergie thermique dégagée à ce moment est transférée au fluide caloporteur du circuit de chauffage ou ECS du bâtiment.

Schéma de fonctionnement de la pompe à chaleur air / eau

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Les biocarburants

Le bois de chauffage est un type de biocarburant connu, mais en raison du fait que les forêts ne sont pas disponibles dans toutes les régions et qu'elles doivent être utilisées avec beaucoup de prudence, elles ne doivent pas être considérées sous leur forme pure comme un carburant alternatif et facilement renouvelable.

Les sources d'énergie alternatives et renouvelables comprennent les types de biocarburants suivants:

solide - briquettes et granulés combustibles (granulés) fabriqués à partir de sciure et de déchets de travail du bois, tourbe;
liquide - bioéthanol et biobutanol, biométhanol et biodiesel;
gazeux - biogaz et biohydrogène.

Les briquettes et granulés de combustible sont fabriqués sur un équipement spécial et sont utilisés pour leur combustion chaudières à combustible solideéquipé de grilles spéciales qui assurent leur combustion.

Granulés de combustible - granulés fabriqués à partir de déchets de diverses essences de bois

Le carburant liquide est obtenu dans des entreprises spéciales en traitant les matières premières d'origine de l'usine. Le biogaz est également produit par le traitement des déchets organiques et peut être utilisé pour produire de l'électricité et de la chaleur. Pour cela, le gaz résultant est brûlé et la chaleur résultante est consommée pour le chauffage et l'alimentation en eau chaude, ainsi que pour la production de vapeur, ce qui assure le fonctionnement d'une turbine spéciale qui génère un courant électrique.

Sources d'énergie alternatives pour une maison privée

Presque toutes les sources d'énergie alternatives ci-dessus peuvent être utilisées pour une maison privée ou une autre structure, la seule exception peut être la production de biocarburant liquide, qui est due au coût élevé des équipements nécessaires à sa production. Les installations de sources d'énergie alternatives utilisées pour la consommation personnelle peuvent paraître différentes, voici des exemples de projets déjà mis en œuvre d'installations d'énergie renouvelable:

Énergie solaire.

Les centrales solaires sont produites dans notre pays et dans de nombreux pays techniquement développés du monde. Différents modèles diffèrent par leurs caractéristiques techniques, leur durée de vie et leur coût, et par conséquent, il est toujours possible de choisir une station en fonction des besoins et des capacités financières. Voici quelques-unes des options qui ont été mises en œuvre avec succès sur le marché intérieur.

Dans les régions éloignées, une centrale solaire peut devenir la principale source d'électricité

Retour d'expérience sur le modèle de centrale solaire "Аbi-solaire" d'une capacité de 7,5 kW:
Plus de détails sur Otzovik: http://otzovik.com/review_4483104.html

Les panneaux solaires et les collecteurs peuvent être placés côte à côte, vous fournissant ainsi chaleur et électricité

Les capteurs solaires sont également utilisés dans notre pays pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude des maisons, mais cette direction est la plus développée dans les régions du sud, où le climat vous permet d'utiliser de telles installations presque toute l'année.

Voici quelques-unes de ces utilisations.

Le capteur solaire sous vide peut facilement être placé sur le toit de n'importe quel bâtiment

Retour d'expérience sur le système solaire Atmosphere, créé sur la base du capteur SVK-Nano-30:
Plus de détails sur Otzovik: http://otzovik.com/review_4503734.html

Installations éoliennes.

Les éoliennes sont moins courantes chez les consommateurs ordinaires que les centrales solaires, la raison en est la faible charge éolienne dans les régions les plus peuplées de notre pays. Néanmoins, sur Internet, vous pouvez trouver des photographies et des témoignages sur l'utilisation réussie de telles installations.

Une éolienne peut être un bon ajout à une station solaire, car les paramètres de fonctionnement et l'ensemble des équipements nécessaires sont presque identiques.

Dans les endroits où il n'y a pas d'alimentation électrique centralisée, l'éolienne et la station solaire deviennent la principale source d'énergie électrique.

Retour d'expérience sur l'utilisation du parc éolien:
Plus de détails sur Otzovik: http://otzovik.com/review_98896.html

Pompe à chaleur.

Peu de gens connaissent ce type d'équipement, mais progressivement, en raison de la baisse du coût des pompes à chaleur, ils conquièrent lentement le marché des énergies alternatives. Voici quelques-uns des projets réalisés avec succès.

La pompe à chaleur ne prend pas beaucoup de place, mais est capable de fournir entièrement de la chaleur à une maison de campagne

La pompe à chaleur ne prend pas beaucoup de place, mais est capable de fournir pleinement de la chaleur à une maison de campagne

Une pompe à chaleur air-air ressemble à un climatiseur

Production de biogaz.

La production de biogaz peut se faire en ayant une maison de campagne, mais en même temps, vous devez vous rappeler d'observer le régime de température lors de sa production et l'odeur désagréable formée lors de la fermentation de la biomasse. De telles installations peuvent être offertes par les résidents des régions du sud engagés dans l'agriculture, car ce sont les déchets de récolte qui servent de matière première pour la production de ce type de carburant alternatif.

Usine de biogaz de fumier de poulet située à côté du poulailler

Installation de biogaz pour une maison privée, travaillant sur les déchets de céréales

Y a-t-il un avenir pour les sources d'énergie alternatives

S'il y a un avenir pour les sources d'énergie alternatives est une question qui intéresse de nombreux ingénieurs électriciens, écologistes et simples citoyens actifs de notre pays, et la réponse est sans équivoque - OUI, il y a un avenir. Dans notre pays, en 2009, un programme pour le développement des énergies alternatives en Russie a été adopté et est mis en œuvre avec succès, formulé comme "Les principales orientations de la politique de l'État dans le domaine de l'amélioration de l'efficacité énergétique de l'industrie de l'énergie électrique sur la base de l'utilisation de sources d'énergie renouvelables pour la période jusqu'en 2020". En outre, l'État fournit une assistance aux entreprises dans la mise en œuvre du programme de la Société financière internationale (SFI) pour le développement des sources d'énergie renouvelables. Au niveau législatif, des leviers économiques sont créés pour favoriser la diffusion de l'énergie «verte», qui se traduit par la mise en place de tarifs préférentiels et une aide financière à la construction, des incitations fiscales et une compensation d'une partie des coûts du crédit de construction.

Développement du marché des énergies alternatives en Russie par capacité installée (cercle intérieur - 2009 / cercle extérieur - 2020)

Un exemple d'une telle aide est l'introduction du soi-disant «tarif vert» pour l'électricité. Son essence réside dans le fait que les valeurs de ce tarif sont supérieures à celles des organisations de fourniture d'électricité, ainsi, l'État stimule le développement des énergies alternatives sur un territoire spécifique. Le tarif permet aux utilisateurs individuels et aux entreprises disposant de centrales électriques alternatives de compenser partiellement les coûts de leur achat et de leur installation en vendant le surplus d'électricité produite au réseau externe à des prix plus élevés. À l'heure actuelle, le gouvernement russe a approuvé les règles pour une telle mise en œuvre et a préparé des projets de résolutions définissant les conditions de la fourniture du «tarif vert». La loi, selon laquelle ces activités seront menées, est en cours d'élaboration par le ministère de l'Énergie, le ministère du Développement économique et le Service fédéral de lutte contre les monopoles et devrait être soumise à la Douma d'État en 2018.

La structure de l'utilisation des sources d'énergie renouvelables en Russie et dans le monde

Énergie alternative à faire soi-même pour la maison

Si vous avez du temps libre, du désir et aussi la capacité de travailler avec un outil à main, vous pouvez créer des installations avec lesquelles utiliser des sources alternatives pour vos besoins, à la fois sous forme d'énergie électrique et thermique.

Cela s'applique à tous les types d'énergie alternative ci-dessus:

production solaire - vous pouvez fabriquer indépendamment des panneaux solaires, tout en utilisant des photocellules fabriquées en usine, assembler un contrôleur et un onduleur, et également fabriquer un capteur solaire;
éoliennes - les appareils électroniques (contrôleur, onduleur) sont assemblés de la même manière que pour les stations solaires, à partir de pièces détachées fabriquées en usine, et l'éolienne est assez facilement fabriquée à partir de matériaux de rebut et de pièces détachées d'automobiles;
centrale micro-hydroélectrique - il peut également être fabriqué à partir de pièces d'automobile, de moto et de matériaux existants, la seule condition pour une construction réussie sera la présence d'un réservoir où la turbine doit être placée;
installation de biogaz - tout villageois est capable de collecter, les conditions pour cela seront - la présence de la quantité requise de biomasse et la température de l'air ambiant, permettant au processus de sa fermentation de se produire.