O que são fontes alternativas de energia e como podem ser usadas para fins pessoais

No mundo em rápido desenvolvimento de hoje, a luta por recursos energéticos entre os países desenvolvidos é uma prioridade da política externa de muitos estados, portanto, ser energeticamente independente significa ser livre econômica e politicamente. Além disso, quase em primeiro lugar entre os países tecnicamente desenvolvidos está a questão da segurança ambiental de nosso planeta, como evidenciado pelo Acordo de Paris sobre o Clima de 2015 e uma série de outros documentos internacionais. No contexto dessas decisões, bem como em relação à diminuição das reservas das fontes tradicionais de energia (gás, petróleo, carvão, etc.), muitos estados estão começando a desenvolver cada vez mais ativamente fontes alternativas de energia renovável. O que são fontes alternativas de energia, seus tipos e métodos de uso, é possível fazer você mesmo - este é o tema da revisão de hoje.

Fontes alternativas de energia são seguras para a ecologia de nosso planeta

Fontes alternativas de energia - o que é         

Resumindo, as fontes alternativas de energia são recursos renováveis ​​e ecológicos, cuja transformação produz energia elétrica e térmica usada pelo homem para suas próprias necessidades. As fontes não convencionais de eletricidade são o sol e a água, o vento e as águas geotérmicas, o calor - a terra e o sol.

Tipos de fontes alternativas de energia                                  

O desenvolvimento da energia verde se deve ao desenvolvimento de tecnologias que têm possibilitado o uso de fontes renováveis ​​de energia com maior eficiência, que devem ser discutidas separadamente.

Energia solar

O sol é uma fonte inesgotável de energia que pode fornecer calor e eletricidade a todos os habitantes do nosso planeta, porém, para converter essa energia, é necessário dispor de dispositivos técnicos especiais.

O esquema da estação solar autônoma

Para obter eletricidade, é necessária uma usina, cujo elemento principal é bateria solar (painel). O princípio de funcionamento de tal dispositivo (painel) é baseado na conversão da radiação solar em energia elétrica, que ocorre quando a luz atinge as fotocélulas que o constituem. A corrente elétrica é gerada pela criação de uma diferença de potencial dentro da fotocélula e é causada por processos físicos associados à condutividade "p-n" de materiais contendo silício. O princípio da bateria solar é mostrado na figura a seguir.

O movimento multidirecional de elétrons e buracos causados ​​pela radiação solar cria uma diferença de potencial na superfície da fotocélula

Para a operação de tal usina, exceto painel solar, uma série de dispositivos técnicos são necessários:

Para obter energia térmica, que pode ser utilizada para aquecimento e abastecimento de água quente, são necessários dispositivos técnicos chamados coletores solares.

Esquema para conectar um coletor solar ao sistema de aquecimento e abastecimento de água quente de um edifício residencial

Essas unidades são de dois tipos: planas e de vácuo. Eles diferem em design, mas são semelhantes em princípio. A função de tais dispositivos é absorver a energia solar e convertê-la em energia térmica, que, por sua vez, é transferida para o portador de calor no circuito de aquecimento ou água que vai para o abastecimento de água quente aos consumidores. Para o funcionamento deste sistema necessitará também de uma bomba de circulação e de um depósito de armazenamento (caldeira), válvulas de fecho e controlo, bem como sistemas de automatização e controlo.

Energia eólica

O vento também pode servir como fonte de obtenção de energia elétrica, e como sopra quase sempre e em toda parte, o que se deve ao "sopro" do nosso planeta, então suas reservas são inesgotáveis.

Esquema para conectar um gerador eólico ao sistema de fornecimento de energia de uma casa de campo

As dificuldades na obtenção de energia elétrica a partir da energia cinética do vento residem em sua inconstância, multidirecionalidade e diferentes magnitudes de intensidade dos fluxos de ar. Para obter eletricidade usando energia eólica, você precisa de um gerador eólico (usina eólica).

Os carminadores são de vários tipos:

Diferentes modelos diferem na velocidade de rotação das lâminas (baixa e alta velocidade) e tambores, altura de instalação e características técnicas. Para o funcionamento de uma turbina eólica no sistema de alimentação, é necessário um conjunto de equipamentos, semelhante ao utilizado com os painéis solares (controlador, inversor).

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Energia da água

No planeta Terra, a água ocupa a maior parte de sua superfície - são mares e oceanos, lagos e rios, reservatórios artificiais e outros reservatórios.

Representação esquemática de uma usina hidrelétrica tipo barragem

O homem aprendeu a usar a energia da água há muito tempo, e inicialmente era mecânica, obtida com a movimentação do meio aquático.Seus fluxos colocavam as pedras de moinho de um moinho ou outro dispositivo mecânico em rotação, e uma pessoa controlava apenas a velocidade de sua rotação. No futuro, as pessoas passaram a usar esse tipo de energia para gerar energia elétrica, tanto em rios de fluxo rápido, quanto nos mares - devido à vazante e à vazante, "funcionando" com precisão constante. Para gerar energia elétrica, são utilizadas turbinas especiais, colocadas em meio aquoso, cujo eixo é conectado a um gerador que gera uma corrente elétrica. Os fluxos de água direcionados às pás da turbina giram e esse movimento é transmitido ao gerador e, como resultado, é gerada uma corrente elétrica.

Diagrama de operação da usina de energia das marés

Nas estações de marés, o trabalho é realizado da mesma forma, com a única diferença de que os fluxos de água se movem em direções diferentes, o que é causado pela ciclicidade dos períodos "vazante-maré".

Energia da terra

A energia de nosso planeta também é utilizada pelo homem para suas próprias necessidades, com a ajuda dela você pode aquecer uma casa ou aquecer água, bem como produzir energia elétrica.

Em algumas regiões do nosso planeta, o calor interno simplesmente explode, o que se expressa em atividade sísmica, erupções vulcânicas e a presença de gêiseres. Nesses locais, as questões de aquecimento e abastecimento de água quente são resolvidas de forma bastante simples e não requerem uma descrição especial, e nem todos sabem como gerar eletricidade desta forma.

Opções de estação geotérmica

Para a obtenção de energia elétrica, está sendo construída uma usina geotérmica, na qual uma turbina a vapor é utilizada como fonte de energia, movida a vapor, obtida ou convertida a partir da energia térmica da terra.

Os tipos e métodos de conversão de vapor podem ser diferentes, devido à profundidade das águas geotérmicas e suas características químicas, bem como aos indicadores térmicos.

Uma bomba de calor é um dispositivo técnico que permite a utilização de calor de várias fontes naturais para aquecimento e abastecimento de água quente.

Existem vários tipos de tais unidades, diferenciando-se na fonte primária de energia e na forma de transmissão ao consumidor: "ar-água" e "ar-ar", "água-água" e "água-ar", bem como "águas subterrâneas".

Bomba de calor "água para água"

O funcionamento da bomba de calor água-água mostrada na figura é o seguinte:

Diagrama de operação da bomba de calor ar-água

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Biocombustíveis                                                 

A lenha é um tipo de biocombustível conhecido, mas devido ao fato de que as florestas não estão disponíveis em todas as regiões e devem ser utilizadas com muito cuidado, não devem ser consideradas na sua forma pura como um combustível alternativo e facilmente renovável.

As fontes alternativas e renováveis ​​de energia incluem os seguintes tipos de biocombustíveis:

Os briquetes e pellets de combustível são feitos em equipamentos especiais, e para sua combustão são utilizados caldeiras de combustível sólidoequipado com grelhas especiais que garantem a sua combustão.

Pellets de combustível - pellets feitos de resíduos de várias espécies de madeira

O combustível líquido é obtido em empresas especiais pelo processamento das matérias-primas originais da planta. O biogás também é produzido pelo processamento de resíduos orgânicos e pode ser usado para gerar eletricidade e calor. Para isso, o gás resultante é queimado, e o calor resultante é consumido para fornecimento de calor e água quente, bem como para geração de vapor, o que garante o funcionamento de uma turbina especial que gera corrente elétrica.

Fontes alternativas de energia para uma casa particular  

Quase todas as fontes de energia alternativas acima podem ser utilizadas para uma residência particular ou outra estrutura, a única exceção pode ser a produção de biocombustível líquido, que se deve ao alto custo dos equipamentos necessários para sua produção. As instalações de fontes alternativas de energia utilizadas para consumo pessoal podem ser diferentes. Abaixo estão alguns exemplos de projetos já implementados de instalações de energia renovável:

As usinas solares são produzidas em nosso país e em muitos países tecnicamente desenvolvidos do mundo. Diferentes modelos diferem em características técnicas, vida útil e custo, portanto, sempre é possível escolher uma estação de acordo com a necessidade e capacidade financeira. Aqui estão algumas das opções que foram implementadas com sucesso no mercado nacional.

Em regiões remotas, uma usina solar pode se tornar a principal fonte de eletricidade

Painéis solares e coletores podem ser colocados lado a lado, fornecendo assim calor e eletricidade

Os coletores solares também são utilizados em nosso país para aquecimento e abastecimento de água quente às residências, mas essa tendência é mais desenvolvida nas regiões do sul, onde o clima permite o uso dessas instalações quase todo o ano.

Aqui estão alguns desses usos.

O coletor solar a vácuo pode ser facilmente colocado no telhado de qualquer edifício

Os geradores eólicos são menos comuns entre os consumidores comuns do que as usinas solares, a razão para isso é a baixa carga eólica nas regiões mais populosas do nosso país. No entanto, na Internet você pode encontrar fotos e depoimentos sobre o uso bem-sucedido de tais instalações.

Um moinho de vento pode ser um bom complemento para uma estação solar, uma vez que os parâmetros de operação e o conjunto de equipamentos necessários são quase idênticos.

Em locais onde não há fornecimento de energia centralizado, o gerador eólico e a estação solar tornam-se a principal fonte de energia elétrica.

Poucas pessoas estão familiarizadas com este tipo de equipamento, mas aos poucos, devido à diminuição do custo das bombas de calor, aos poucos vão conquistando o mercado de fontes alternativas de energia. Aqui estão alguns dos projetos concluídos com sucesso.

A bomba de calor não ocupa muito espaço, mas é capaz de fornecer calor para uma casa de campo

Uma bomba de calor ar-ar se parece com um ar condicionado

A produção de biogás pode ser feita em uma casa de campo, mas ao mesmo tempo você deve se lembrar de observar o regime de temperatura durante sua produção e o odor desagradável que se forma durante a fermentação da biomassa. Essas instalações podem ser oferecidas por residentes das regiões do sul que se dedicam à agricultura, porque são os resíduos da colheita que servem de matéria-prima para a produção desse tipo de combustível alternativo.

Planta de biogás de esterco de galinha localizada ao lado do aviário

Usina de biogás para uma residência particular, trabalhando com resíduos de cereais

Existe futuro para fontes alternativas de energia  

Se há um futuro para fontes alternativas de energia é uma questão de interesse para muitos engenheiros de energia, ecologistas e apenas cidadãos ativos de nosso país, e a resposta é inequívoca - SIM, há um futuro. Em nosso país, em 2009, um programa de desenvolvimento de energia alternativa na Rússia foi adotado e está sendo implementado com sucesso, formulado como "As principais orientações da política estadual no campo do aumento da eficiência energética do setor de energia elétrica com base no uso de fontes de energia renováveis ​​para o período até 2020". Além disso, o estado presta assistência a empresas na implementação do programa International Finance Corporation (IFC) para o desenvolvimento de fontes de energia renováveis. Ao nível legislativo, são criadas alavancas económicas para promover a difusão da energia “verde”, expressa no estabelecimento de tarifas preferenciais e apoios financeiros à construção, incentivos fiscais e compensação de parte dos custos de crédito da construção.

Desenvolvimento do mercado de energia alternativa na Rússia por capacidade instalada (círculo interno - 2009 / círculo externo - 2020)

Um exemplo dessa assistência é a introdução da chamada “tarifa verde” para a eletricidade. A sua essência reside no facto de os valores desta tarifa serem superiores aos das entidades fornecedoras de energia, assim, o Estado estimula o desenvolvimento de energias alternativas num determinado território. A tarifa permite que usuários individuais e empresas com usinas alternativas compensem parcialmente os custos de sua compra e instalação, vendendo o excedente de eletricidade gerada à rede externa a preços mais elevados. Atualmente, o governo russo aprovou as Regras para tal implementação e preparou projetos de Resolução definindo as condições para o fornecimento da “tarifa verde”. A lei, de acordo com a qual tais atividades serão realizadas, está sendo desenvolvida pelo Ministério da Energia, Ministério do Desenvolvimento Econômico e Serviço Federal Antimonopólio e deve ser submetida à apreciação da Duma Estadual em 2018.

A estrutura do uso de fontes de energia renováveis ​​na Rússia e no mundo

Energia alternativa "faça você mesmo" para casa

Se você tem tempo livre, vontade e também a capacidade de trabalhar com uma ferramenta manual, você pode criar instalações para usar fontes alternativas para suas necessidades, tanto na forma de energia elétrica quanto térmica.

Isso se aplica a todos os tipos de energia alternativa acima:

Vídeo: energia alternativa para uma casa particular

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