Cosa sono le fonti energetiche alternative e come possono essere utilizzate per scopi personali

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Nel mondo moderno in rapido sviluppo, la lotta per le risorse energetiche tra i paesi sviluppati è una priorità della politica estera di molti stati, quindi essere energeticamente indipendenti significa essere liberi economicamente e politicamente. Inoltre, quasi al primo posto tra i paesi tecnicamente sviluppati, c'è la questione della sicurezza ambientale del nostro pianeta, come evidenziato dall'Accordo di Parigi sul clima del 2015 e da una serie di altri documenti internazionali. Nel contesto di queste decisioni, nonché in connessione con una diminuzione delle riserve di fonti energetiche tradizionali (gas, petrolio, carbone, ecc.), Molti stati stanno iniziando a sviluppare attivamente fonti di energia alternative e rinnovabili. Quali sono le fonti di energia alternative, i loro tipi e metodi di utilizzo, è possibile farlo da soli: questo è l'argomento della recensione di oggi.

Cosa sono le fonti energetiche alternative

Le fonti di energia alternative sono sicure per l'ecologia del nostro pianeta

Il contenuto dell'articolo

1 Fonti di energia alternative: che cos'è
2 Tipi di fonti energetiche alternative
3 Fonti di energia alternative per una casa privata
4 C'è un futuro per le fonti energetiche alternative
5 Energia alternativa fai da te per la casa
6 Video: energia alternativa per una casa privata

Fonti di energia alternative: che cos'è

In poche parole, le fonti energetiche alternative sono risorse ecologiche rinnovabili, la cui trasformazione produce energia elettrica e termica utilizzata dall'uomo per i propri bisogni. Fonti di elettricità non convenzionali sono il sole e l'acqua, il vento e le acque geotermiche, il calore - la terra e il sole.

Tipi di fonti energetiche alternative

Lo sviluppo dell'energia verde è dovuto allo sviluppo di tecnologie che hanno permesso di utilizzare fonti di energia rinnovabile con maggiore efficienza, che dovrebbero essere discusse a parte.

Energia solare

Il sole è una fonte inesauribile di energia in grado di fornire calore ed elettricità a tutti gli abitanti del nostro pianeta, tuttavia, per convertire questa energia, è necessario disporre di dispositivi tecnici speciali.

Lo schema della stazione solare autonoma

Energia elettrica.

Per ottenere elettricità, è necessaria una centrale elettrica, il cui elemento principale è batteria solare (pannello). Il principio di funzionamento di un tale dispositivo (pannello) si basa sulla conversione della radiazione solare in energia elettrica, che si verifica quando la luce colpisce le fotocellule di cui è composta. La corrente elettrica è generata creando una differenza di potenziale all'interno della fotocellula ed è causata da processi fisici associati alla conducibilità "p-n" dei materiali contenenti silicio. Il principio della batteria solare è mostrato nella figura seguente.

Il movimento multidirezionale di elettroni e lacune causato dalla radiazione solare crea una differenza di potenziale sulla superficie della fotocellula

Per il funzionamento di una tale centrale elettrica, tranne pannello solare, sono necessari alcuni dispositivi tecnici:

controller - assicura il funzionamento della centrale in modalità automatica, provvedendo alla carica degli accumulatori;
batteria dell'accumulatore - è un accumulo di energia generata dal pannello solare;
inverter - converte la tensione continua in tensione alternata utilizzata per collegare gli elettrodomestici;
fili di collegamento, nonché dispositivi di protezione e automazione.

Energia termica.

Per ottenere energia termica, che può essere utilizzata per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda, sono necessari dispositivi tecnici chiamati collettori solari.

Schema per il collegamento di un collettore solare al sistema di riscaldamento e fornitura di acqua calda di un edificio residenziale

Tali unità sono di due tipi: piatte e aspiranti. Differiscono nel design, ma sono simili in linea di principio tra loro. La funzione di tali dispositivi è quella di assorbire l'energia del sole e convertirla in energia termica, che a sua volta viene trasferita al refrigerante nel circuito di riscaldamento o all'acqua fornita per la fornitura di acqua calda ai consumatori. Per il funzionamento di questo sistema sono necessari anche una pompa di circolazione e un bollitore (caldaia), valvole di intercettazione e controllo, nonché sistemi di automazione e controllo.

Energia eolica

Il vento può anche servire come fonte per ottenere energia elettrica, e poiché soffia quasi sempre e ovunque, ciò è dovuto al "respiro" del nostro pianeta, le sue riserve sono inesauribili.

Schema per il collegamento di un generatore eolico al sistema di alimentazione di una casa di campagna

Le difficoltà nell'ottenere energia elettrica dall'energia cinetica del vento risiedono nella sua incostanza, multidirezionalità e diverse grandezze della forza dei flussi d'aria. Per ottenere elettricità utilizzando l'energia eolica, è necessario un generatore eolico (impianto eolico).

I carminatori sono di vari tipi:

con asse di rotazione verticale - rotante, a lama e ortogonale;
con asse di rotazione orizzontale - paletta, turbina e tamburo.

Diversi modelli differiscono per velocità di rotazione delle lame (bassa e alta velocità) e dei tamburi, altezza di installazione e caratteristiche tecniche. Per il funzionamento di una turbina eolica nel sistema di alimentazione è necessaria una serie di apparecchiature, simili a quelle utilizzate con i pannelli solari (controller, inverter).

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Energia dell'acqua

Sul pianeta Terra, l'acqua occupa la maggior parte della sua superficie: si tratta di mari e oceani, laghi e fiumi, bacini artificiali e altri bacini idrici.

Rappresentazione schematica di una centrale idroelettrica tipo diga

L'uomo ha imparato ad utilizzare l'energia dell'acqua molto tempo fa, e inizialmente era meccanica, ottenuta come risultato del movimento dell'ambiente acquatico.I suoi flussi portavano in rotazione le macine di un mulino o di un altro dispositivo meccanico e una persona controllava solo la velocità della loro rotazione. In futuro, le persone iniziarono a utilizzare questo tipo di energia per generare energia elettrica, sia sui fiumi con un flusso veloce, sia nei mari - a causa del flusso e riflusso, "funzionando" con precisione costante. Per generare energia elettrica vengono utilizzate turbine speciali, poste in un mezzo acquoso, il cui albero è collegato ad un generatore che genera una corrente elettrica. I flussi d'acqua diretti alle pale della turbina lo ruotano e questo movimento viene trasmesso al generatore e, di conseguenza, viene generata una corrente elettrica.

Diagramma di funzionamento della centrale di marea

Nelle stazioni di marea il lavoro viene svolto in modo analogo, con la sola differenza che i flussi d'acqua si muovono in direzioni diverse, che è causata dalla ciclicità dei periodi "marea-riflusso".

Energia della terra

L'energia del nostro pianeta viene utilizzata dall'uomo anche per i propri bisogni, con il suo aiuto è possibile riscaldare una casa o riscaldare l'acqua, oltre che svolgere la produzione di energia elettrica.

Energia geotermica.

In alcune regioni del nostro pianeta, il calore interno esplode semplicemente, che si esprime in attività sismica, eruzioni vulcaniche e presenza di geyser. In tali luoghi, i problemi di riscaldamento e fornitura di acqua calda sono risolti in modo abbastanza semplice e non richiedono una descrizione speciale, e non tutti sanno come generare elettricità in questo modo.

Opzioni stazione geotermica

Per ottenere energia elettrica è in fase di realizzazione una centrale geotermica, nella quale viene utilizzata come fonte di energia una turbina a vapore, azionata dal vapore, ottenuta o convertita dall'energia termica della terra.

I tipi e i metodi di conversione del vapore possono essere diversi, a causa della profondità delle acque geotermiche e delle loro caratteristiche chimiche, nonché degli indicatori termici.

Pompa di calore.

Una pompa di calore è un dispositivo tecnico che consente di utilizzare il calore di varie fonti naturali per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda.

Esistono diversi tipi di tali unità, che differiscono per la fonte primaria di energia e il metodo di trasmissione al consumatore: "aria-acqua" e "aria-aria", "acqua-acqua" e "acqua-aria", nonché "acqua sotterranea".

Pompa di calore "acqua-acqua"

Il funzionamento della pompa di calore acqua-acqua mostrato in figura è il seguente:

in bene, situato accanto a una casa di campagna, è posto un circuito esterno in cui circola il liquido di raffreddamento;
l'immobile è posto Pompa di calorea cui è collegato il circuito esterno;
nel passaggio attraverso la pompa, il liquido di raffreddamento del circuito esterno cede il suo calore al liquido di raffreddamento circolante nel circuito interno della pompa di calore, mentre il liquido di raffreddamento evapora;
anche il circuito interno dell'edificio è collegato alla pompa di calore e attraverso di essa circola anche il vettore di calore;
Il refrigerante, circolando attraverso la pompa di calore, entra nell'evaporatore, dove evapora, mentre l'energia termica rilasciata in questo momento viene trasferita al mezzo di riscaldamento del circuito di riscaldamento o ACS dell'edificio.

Schema di funzionamento della pompa di calore aria-acqua

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Biocarburanti

La legna da ardere è un tipo noto di biocarburante, ma poiché le foreste non sono disponibili in tutte le regioni e devono essere utilizzate con molta attenzione, non dovrebbero essere considerate nella loro forma pura come un combustibile alternativo e facilmente rinnovabile.

Le fonti energetiche alternative e rinnovabili includono i seguenti tipi di biocarburanti:

solido - bricchetti e granuli di combustibile (pellet) di segatura e scarti di lavorazione del legno, torba;
liquido - bioetanolo e biobutanolo, biometanolo e biodiesel;
gassoso - biogas e bioidrogeno.

Bricchetti e pellet di carburante sono realizzati su attrezzature speciali e per la loro combustione vengono utilizzati caldaie a combustibile solidodotato di apposite grate che ne garantiscono la combustione.

Pellet combustibile - pellet ottenuto da rifiuti di varie specie di legno

Il combustibile liquido viene ottenuto in imprese speciali elaborando le materie prime vegetali originali. Il biogas viene prodotto anche dalla lavorazione dei rifiuti organici e può essere utilizzato per generare elettricità e calore. Per questo, il gas risultante viene bruciato e il calore risultante viene consumato per la fornitura di calore e la fornitura di acqua calda, nonché per la generazione di vapore, che garantisce il funzionamento di una turbina speciale che genera una corrente elettrica.

Fonti di energia alternative per una casa privata

Quasi tutte le suddette fonti di energia alternativa possono essere utilizzate per una casa privata o altra struttura, l'unica eccezione può essere la produzione di biocarburante liquido, che è dovuto all'elevato costo delle attrezzature necessarie per la sua produzione. Le installazioni di fonti energetiche alternative utilizzate per il consumo personale possono avere un aspetto diverso, di seguito sono riportati esempi di progetti già realizzati di impianti di energia rinnovabile:

Energia solare.

Le centrali solari sono prodotte nel nostro paese e in molti paesi tecnicamente sviluppati del mondo. Diversi modelli differiscono per caratteristiche tecniche, durata e costi e, pertanto, è sempre possibile scegliere una stazione in base alle necessità e alle capacità finanziarie. Ecco alcune delle opzioni che sono state implementate con successo nel mercato interno.

Nelle regioni remote, una centrale solare può diventare la principale fonte di elettricità

Feedback sul modello di centrale solare "Аbi-solar" con una capacità di 7,5 kW:
Maggiori dettagli su Otzovik: http://otzovik.com/review_4483104.html

Pannelli solari e collettori possono essere affiancati, fornendo così calore ed elettricità

I collettori solari sono utilizzati anche nel nostro paese per il riscaldamento e l'approvvigionamento di acqua calda delle case, ma questa direzione è più sviluppata nelle regioni meridionali, dove il clima consente di utilizzare tali installazioni quasi tutto l'anno.

Ecco alcuni di questi usi.

Il collettore solare sottovuoto può essere facilmente posizionato sul tetto di qualsiasi edificio

Feedback sul sistema solare Atmosphere, creato sulla base del collettore SVK-Nano-30:
Maggiori dettagli su Otzovik: http://otzovik.com/review_4503734.html

Impianti eolici.

I generatori eolici sono meno comuni tra i consumatori ordinari rispetto alle centrali solari, la ragione di ciò è il basso carico di vento nelle regioni più popolate del nostro paese. Tuttavia, su Internet è possibile trovare fotografie e testimonianze sull'uso riuscito di tali installazioni.

Un mulino a vento può essere una buona aggiunta a una stazione solare, poiché i parametri operativi e il set di apparecchiature necessarie sono quasi identici.

Nei luoghi in cui non c'è alimentazione centralizzata, il generatore eolico e la stazione solare diventano la principale fonte di energia elettrica.

Feedback sull'utilizzo del parco eolico:
Maggiori dettagli su Otzovik: http://otzovik.com/review_98896.html

Pompa di calore.

Poche persone hanno familiarità con questo tipo di apparecchiature, ma gradualmente, a causa della diminuzione del costo delle pompe di calore, stanno lentamente conquistando il mercato delle fonti energetiche alternative. Ecco alcuni dei progetti completati con successo.

La pompa di calore non occupa molto spazio, ma è in grado di fornire completamente calore ad una casa di campagna

Una pompa di calore aria-aria sembra un condizionatore d'aria

Produzione di biogas.

La produzione di biogas si può fare avendo una casa di campagna, ma allo stesso tempo è bene ricordare di osservare il regime di temperatura durante la sua produzione e l'odore sgradevole che si forma durante la fermentazione della biomassa. Tali installazioni possono essere offerte dai residenti delle regioni meridionali impegnate nell'agricoltura, perché sono gli scarti delle colture che servono come materia prima per la produzione di questo tipo di carburante alternativo.

Impianto di biogas per letame di pollo situato accanto al pollaio

Impianto biogas per abitazione privata, operante su rifiuti di cereali

C'è un futuro per le fonti energetiche alternative

Se esiste un futuro per le fonti energetiche alternative è una questione di interesse per molti ingegneri energetici, ecologisti e cittadini solo attivi del nostro paese, e la risposta è inequivocabile: SÌ, c'è un futuro. Nel nostro Paese, nel 2009, è stato adottato ed è in fase di attuazione con successo un programma per lo sviluppo delle energie alternative in Russia, formulato come "Le principali direttrici della politica statale nel campo del miglioramento dell'efficienza energetica dell'industria elettrica basata sull'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili per il periodo fino al 2020". Inoltre, lo Stato fornisce assistenza alle imprese nell'attuazione del programma International Finance Corporation (IFC) per lo sviluppo di fonti energetiche rinnovabili. A livello legislativo si creano leve economiche per favorire la diffusione dell'energia "verde", espressa nella fissazione di tariffe preferenziali e assistenza finanziaria per la costruzione, incentivi fiscali e compensazione per parte dei costi del credito di costruzione.

Sviluppo del mercato delle energie alternative in Russia per capacità installata (cerchio interno - 2009 / cerchio esterno - 2020)

Un esempio di tale assistenza è l'introduzione della cosiddetta “tariffa verde” per l'energia elettrica. La sua essenza sta nel fatto che i valori di questa tariffa sono superiori a quelli delle organizzazioni di fornitura di energia, quindi, lo stato stimola lo sviluppo di energie alternative in un territorio specifico. La tariffa consente ai singoli utenti e alle imprese che dispongono di centrali elettriche alternative di compensare parzialmente i costi di acquisto e installazione vendendo l'energia elettrica prodotta in eccesso alla rete esterna a prezzi più elevati. Attualmente, il governo russo ha approvato le regole per tale attuazione e ha preparato progetti di risoluzioni che definiscono le condizioni per l'erogazione della "tariffa verde". La legge, in base alla quale tali attività verranno svolte, è in fase di elaborazione da parte del Ministero dell'Energia, del Ministero dello Sviluppo Economico e del Servizio Federale Antimonopoli e dovrebbe essere sottoposta all'esame della Duma di Stato nel 2018.

La struttura dell'uso delle fonti energetiche rinnovabili in Russia e nel mondo

Energia alternativa fai da te per la casa

Se hai tempo libero, voglia, ma anche capacità di lavorare con uno strumento manuale, puoi realizzare installazioni con cui utilizzare fonti alternative per le tue esigenze, sia sotto forma di energia elettrica che termica.

Questo vale per tutti i tipi di energia alternativa sopra indicati:

generazione solare - è possibile realizzare autonomamente pannelli solari, utilizzando fotocellule di fabbrica, assemblare un controller e un inverter e anche realizzare un collettore solare;
turbine eoliche - i dispositivi elettronici (controller, inverter) sono assemblati allo stesso modo delle stazioni solari, da pezzi di ricambio fabbricati in fabbrica, e un generatore eolico è abbastanza facilmente realizzato con materiali di scarto e pezzi di ricambio di automobili;
centrale micro-idroelettrica - può essere realizzato anche con parti di auto, moto e materiali esistenti, l'unica condizione per una buona costruzione sarà la presenza di un serbatoio dove dovrà essere collocata la turbina;
impianto biogas - qualsiasi abitante del villaggio è in grado di raccogliere, le condizioni per questo saranno - la presenza della quantità richiesta di biomassa e la temperatura dell'aria ambiente, consentendo il processo della sua fermentazione.