Các nguồn năng lượng thay thế là gì và làm thế nào chúng có thể được sử dụng cho các mục đích cá nhân

Thẻ:Thắp sáng

Trong thế giới đang phát triển nhanh chóng hiện đại, việc tranh giành nguồn năng lượng giữa các nước phát triển là ưu tiên trong chính sách đối ngoại của nhiều quốc gia, do đó, độc lập về năng lượng có nghĩa là tự do về kinh tế và chính trị. Ngoài ra, gần như ở vị trí đầu tiên trong số các nước phát triển về kỹ thuật, vấn đề an toàn môi trường của hành tinh chúng ta, bằng chứng là Hiệp định khí hậu Paris năm 2015 và một số văn kiện quốc tế khác. Trong bối cảnh của những quyết định này, cũng như liên quan đến việc giảm trữ lượng các nguồn năng lượng truyền thống (khí đốt, dầu mỏ, than đá, v.v.), nhiều bang đang bắt đầu tích cực phát triển các nguồn năng lượng thay thế, tái tạo. Các nguồn năng lượng thay thế là gì, các loại và phương pháp sử dụng của chúng, bạn có thể tự làm - đây là chủ đề của bài đánh giá hôm nay.

Các nguồn năng lượng thay thế an toàn cho hệ sinh thái của hành tinh chúng ta

Nội dung của bài báo

1 Nguồn năng lượng thay thế - nó là gì
2 Các loại nguồn năng lượng thay thế
3 Các nguồn năng lượng thay thế cho một ngôi nhà riêng
4 Có tương lai cho các nguồn năng lượng thay thế không
5 Năng lượng thay thế tự làm cho gia đình
6 Video: năng lượng thay thế cho ngôi nhà riêng

Nguồn năng lượng thay thế - nó là gì

Tóm lại, các nguồn năng lượng thay thế là các nguồn tài nguyên sinh thái, tái tạo, sự biến đổi của chúng tạo ra năng lượng điện và nhiệt, được con người sử dụng cho các nhu cầu của mình. Các nguồn điện độc đáo - mặt trời và nước, gió và nước địa nhiệt, nhiệt - đất và mặt trời.

Các loại nguồn năng lượng thay thế

Sự phát triển của năng lượng xanh là do sự phát triển của các công nghệ giúp sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo với hiệu quả cao hơn, điều này cần được thảo luận riêng.

Năng lượng mặt trời

Mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, có thể cung cấp nhiệt và điện cho tất cả cư dân trên hành tinh của chúng ta, tuy nhiên, để chuyển hóa năng lượng này cần phải có những thiết bị kỹ thuật đặc biệt.

Sơ đồ trạm năng lượng mặt trời tự trị

Năng lượng điện.

Để có được điện, cần có một nhà máy điện, yếu tố chính của nó là pin năng lượng mặt trời (bảng điều khiển). Nguyên tắc hoạt động của một thiết bị (bảng điều khiển) như vậy dựa trên sự chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện, xảy ra khi ánh sáng chiếu vào tế bào quang điện, trong đó nó bao gồm. Dòng điện được tạo ra bằng cách tạo ra sự chênh lệch điện thế bên trong tế bào quang điện và gây ra bởi các quá trình vật lý liên quan đến độ dẫn "p-n" của vật liệu chứa silicon. Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời được trình bày trong hình sau.

Sự chuyển động đa hướng của các electron và lỗ trống do bức xạ mặt trời gây ra tạo ra sự chênh lệch điện thế trên bề mặt của tế bào quang điện

Đối với hoạt động của một nhà máy điện như vậy, ngoại trừ bảng điều khiển năng lượng mặt trời, một số thiết bị kỹ thuật được yêu cầu:

người điều khiển - đảm bảo hoạt động của nhà máy điện ở chế độ tự động, cung cấp điện tích cho ắc quy dự trữ;
ắc quy - là thiết bị lưu trữ năng lượng do tấm pin mặt trời tạo ra;
biến tần - chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều được sử dụng để kết nối các thiết bị gia dụng;
kết nối dây, cũng như các thiết bị bảo vệ và tự động hóa.

Năng lượng nhiệt.

Để thu được năng lượng nhiệt có thể được sử dụng để sưởi ấm và cung cấp nước nóng, cần có các thiết bị kỹ thuật gọi là bộ thu năng lượng mặt trời.

Đề án kết nối bộ thu năng lượng mặt trời với hệ thống cấp nước nóng và sưởi ấm của một tòa nhà dân cư

Các đơn vị như vậy có hai loại: phẳng và chân không. Chúng khác nhau về thiết kế, nhưng chúng giống nhau về nguyên tắc. Chức năng của các thiết bị như vậy là hấp thụ năng lượng của mặt trời và chuyển nó thành nhiệt năng, sau đó được chuyển đến chất mang nhiệt trong mạch sưởi ấm hoặc nước để cung cấp nước nóng cho người tiêu dùng. Đối với hoạt động của hệ thống này, bạn cũng sẽ cần một máy bơm tuần hoàn và một bể chứa (nồi hơi), các van đóng ngắt và điều khiển, cũng như các hệ thống tự động hóa và điều khiển.

Năng lượng gió

Gió cũng có thể đóng vai trò như một nguồn thu năng lượng điện, và vì nó thổi gần như luôn luôn và ở mọi nơi, đó là nhờ vào "hơi thở" của hành tinh chúng ta, nên trữ lượng của nó là vô tận.

Sơ đồ đấu nối máy phát điện gió với hệ thống cấp điện của ngôi nhà nông thôn

Khó khăn trong việc thu nhận năng lượng điện từ động năng của gió nằm ở tính không nhất quán, đa hướng và các cường độ khác nhau của cường độ dòng khí. Để có được điện bằng năng lượng gió, bạn cần một máy phát điện gió (nhà máy điện gió).

Carminers có nhiều loại:

với trục quay dọc - trục quay, lưỡi cắt và trực giao;
với trục quay ngang - cánh gạt, tuabin và tang trống.

Các mô hình khác nhau khác nhau về tốc độ quay của lưỡi (tốc độ thấp và tốc độ cao) và trống, chiều cao lắp đặt và đặc tính kỹ thuật. Đối với hoạt động của tuabin gió trong hệ thống cung cấp điện, cần phải có một bộ thiết bị, tương tự như được sử dụng với các tấm pin mặt trời (bộ điều khiển, biến tần).

Bài viết liên quan:

Làm thế nào để làm cho một máy phát điện gió 220V bằng tay của riêng bạn. Trong ấn phẩm, chúng tôi sẽ xem xét nguyên lý hoạt động và các loại tuabin gió, các tính năng lắp ráp một thiết bị từ máy giặt và máy phát điện trên ô tô, các mẹo và khuyến nghị hữu ích từ các chuyên gia.

Năng lượng của nước

Trên hành tinh Trái đất, nước chiếm hầu hết bề mặt của nó - đó là biển và đại dương, hồ và sông, hồ chứa nhân tạo và các hồ chứa khác.

Sơ đồ mô tả nhà máy thủy điện kiểu đập

Con người đã học cách sử dụng năng lượng của nước từ lâu, và ban đầu nó là năng lượng cơ học, có được do chuyển động của môi trường nước.Các dòng chảy của nó đưa các viên đá của cối xay hoặc các thiết bị cơ khí khác quay, và một người chỉ điều khiển tốc độ quay của chúng. Trong tương lai, con người bắt đầu sử dụng loại năng lượng này để tạo ra năng lượng điện, cả trên các con sông có dòng chảy xiết, và ở các vùng biển - do sự lên xuống của dòng chảy, "hoạt động" với độ chính xác không đổi. Để tạo ra năng lượng điện, người ta sử dụng các tuabin đặc biệt, đặt trong môi trường nước, trục của nó được nối với máy phát điện để tạo ra dòng điện. Các dòng nước hướng vào các cánh tuabin làm quay nó, và chuyển động này được truyền đến máy phát điện và kết quả là một dòng điện được tạo ra.

Sơ đồ vận hành nhà máy điện thủy triều

Ở các trạm thủy triều, công việc được thực hiện theo cách tương tự, chỉ khác là các dòng nước di chuyển theo các hướng khác nhau, nguyên nhân là do tính chu kỳ của các thời kỳ “thủy triều lên xuống”.

Năng lượng của trái đất

Năng lượng của hành tinh chúng ta cũng được con người sử dụng cho các nhu cầu của chính mình, với sự trợ giúp của nó, bạn có thể sưởi ấm một ngôi nhà hoặc làm nóng nước, cũng như sản xuất năng lượng điện.

Năng lượng địa nhiệt.

Ở một số vùng trên hành tinh của chúng ta, nhiệt bên trong bùng phát đơn giản, được thể hiện qua hoạt động địa chấn, núi lửa phun trào và sự hiện diện của mạch nước phun. Ở những nơi như vậy, vấn đề sưởi ấm và cung cấp nước nóng được giải quyết khá đơn giản và không cần mô tả đặc biệt, và không phải ai cũng biết về cách tạo ra điện theo cách này.

Các tùy chọn trạm địa nhiệt

Để có được năng lượng điện, một nhà máy điện địa nhiệt đang được xây dựng, trong đó tuabin hơi nước được sử dụng như một nguồn năng lượng, dẫn động bằng hơi nước, thu được hoặc chuyển đổi từ nhiệt năng của trái đất.

Các loại và phương pháp chuyển đổi hơi nước có thể khác nhau, đó là do độ sâu của nước địa nhiệt và các đặc tính hóa học của chúng, cũng như các chỉ số nhiệt.

Bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt là một thiết bị kỹ thuật cho phép sử dụng nhiệt từ các nguồn tự nhiên khác nhau để sưởi ấm và cung cấp nước nóng.

Có một số loại đơn vị như vậy, khác nhau về nguồn năng lượng chính và phương thức truyền năng lượng của nó đến người tiêu dùng: "không khí-nước" và "không khí-không khí", "nước-nước" và "nước-không khí", cũng như "nước ngầm".

Máy bơm nhiệt "water-to-water"

Hoạt động của máy bơm nhiệt nước thành nước được thể hiện trong hình như sau:

trong tốt, nằm cạnh một ngôi nhà nông thôn, một mạch điện bên ngoài được đặt trong đó chất làm mát lưu thông;
tòa nhà được đặt Bơm nhiệtmà mạch bên ngoài được kết nối;
Khi đi qua máy bơm, chất làm mát của mạch bên ngoài nhường nhiệt cho chất làm mát lưu thông trong mạch bên trong của máy bơm nhiệt, trong khi chất làm mát bay hơi;
mạch bên trong của tòa nhà cũng được kết nối với máy bơm nhiệt, và chất mang nhiệt cũng lưu thông qua nó;
Chất làm lạnh, lưu thông qua máy bơm nhiệt, đi vào thiết bị bay hơi, nơi nó bay hơi, trong khi nhiệt năng giải phóng tại thời điểm này được chuyển đến môi trường sưởi ấm của mạch sưởi ấm hoặc DHW của tòa nhà.

Sơ đồ hoạt động của máy bơm nhiệt không khí sang nước

Bài viết liên quan:

Máy bơm nhiệt để sưởi ấm gia đình giúp làm nóng pin theo cách thân thiện với môi trường, an toàn và miễn phí. Nguyên lý hoạt động và thiết bị của nó, tiêu chí lựa chọn, tổng quan về nhà sản xuất và kiểu máy - đọc ấn phẩm.

Nhiên liệu sinh học

Củi là một loại nhiên liệu sinh học được biết đến rộng rãi, nhưng do rừng không có ở tất cả các vùng và phải sử dụng rất cẩn thận, không nên coi chúng ở dạng nguyên chất như một loại nhiên liệu thay thế và dễ tái tạo.

Các nguồn năng lượng thay thế và tái tạo bao gồm các loại nhiên liệu sinh học sau:

chất rắn - nhiên liệu đóng bánh và hạt (viên) làm từ mùn cưa và phế thải chế biến gỗ, than bùn;
chất lỏng - cồn sinh học và biobutanol, biomethanol và diesel sinh học;
khí - khí sinh học và khí sinh học.

Nhiên liệu đóng bánh và viên nén được sản xuất trên thiết bị đặc biệt và để đốt cháy chúng được sử dụng nồi hơi nhiên liệu rắnđược trang bị lưới đặc biệt đảm bảo quá trình đốt cháy của chúng.

Viên nén nhiên liệu - viên nén làm từ chất thải của các loài gỗ khác nhau

Nhiên liệu lỏng thu được tại các xí nghiệp đặc biệt bằng cách xử lý nguyên liệu ban đầu của nhà máy. Khí sinh học cũng được sản xuất bằng cách xử lý chất thải hữu cơ và có thể được sử dụng để tạo ra điện và nhiệt. Vì vậy, khí tạo thành được đốt cháy, và nhiệt lượng thu được sẽ được tiêu thụ để cung cấp nhiệt và cung cấp nước nóng, cũng như để tạo ra hơi nước, đảm bảo hoạt động của một tuabin đặc biệt tạo ra dòng điện.

Các nguồn năng lượng thay thế cho một ngôi nhà riêng

Hầu như tất cả các nguồn năng lượng thay thế trên đều có thể được sử dụng cho nhà riêng hoặc các công trình kiến trúc khác, ngoại lệ duy nhất có thể là sản xuất nhiên liệu sinh học lỏng, do chi phí thiết bị cao để sản xuất. Việc lắp đặt các nguồn năng lượng thay thế được sử dụng cho tiêu dùng cá nhân có thể trông khác nhau, dưới đây là ví dụ về các dự án lắp đặt năng lượng tái tạo đã được thực hiện:

Năng lượng mặt trời.

Các nhà máy điện mặt trời được sản xuất ở nước ta và nhiều nước có kỹ thuật phát triển trên thế giới. Các dòng máy khác nhau khác nhau về đặc tính kỹ thuật, tuổi thọ và giá thành, do đó, luôn có thể lựa chọn trạm phù hợp với nhu cầu và khả năng tài chính. Dưới đây là một số phương án đã được thực hiện thành công tại thị trường trong nước.

Ở các vùng sâu vùng xa, nhà máy điện mặt trời có thể trở thành nguồn điện chính

Ở những vùng xa xôi, nhà máy điện mặt trời có thể trở thành nguồn điện chính

Phản hồi về mô hình nhà máy điện mặt trời “Аbi-solar” công suất 7,5 kW:
Thông tin chi tiết về Otzovik: http://otzovik.com/review_4483104.html

Các tấm thu và tấm thu năng lượng mặt trời có thể được đặt cạnh nhau, do đó cung cấp cho bạn nhiệt và điện

Các tấm thu năng lượng mặt trời cũng được sử dụng ở nước ta để sưởi ấm và cung cấp nước nóng cho các ngôi nhà, nhưng xu hướng này phát triển nhất ở các khu vực phía Nam, nơi có khí hậu cho phép bạn sử dụng các thiết bị như vậy hầu như quanh năm.

Dưới đây là một số công dụng này.

Bộ thu năng lượng mặt trời chân không có thể dễ dàng được đặt trên mái của bất kỳ tòa nhà nào

Bộ thu năng lượng mặt trời chân không có thể dễ dàng lắp trên mái của bất kỳ tòa nhà nào

Phản hồi về hệ mặt trời trong Khí quyển, được tạo trên cơ sở bộ thu SVK-Nano-30:
Thông tin chi tiết về Otzovik: http://otzovik.com/review_4503734.html

Cài đặt gió.

Máy phát điện gió ít phổ biến hơn ở những người tiêu dùng thông thường so với các nhà máy điện mặt trời, lý do cho điều này là tải lượng gió thấp ở các vùng đông dân nhất của nước ta. Tuy nhiên, trên Internet, bạn có thể tìm thấy các bức ảnh và lời chứng thực về việc sử dụng thành công các cài đặt như vậy.

Cối xay gió có thể là một bổ sung tốt cho một trạm năng lượng mặt trời, vì các thông số vận hành và bộ thiết bị cần thiết gần như giống hệt nhau.

Ở những nơi không có nguồn điện tập trung, máy phát điện gió và trạm năng lượng mặt trời trở thành nguồn cung cấp năng lượng điện chính.

Phản hồi về việc sử dụng trang trại gió:
Thông tin chi tiết về Otzovik: http://otzovik.com/review_98896.html

Bơm nhiệt.

Ít người quen thuộc với loại thiết bị này, nhưng dần dần, do giá thành máy bơm nhiệt ngày càng giảm nên họ đang dần chinh phục thị trường các nguồn năng lượng thay thế. Dưới đây là một số dự án đã hoàn thành thành công.

Máy bơm nhiệt không tốn nhiều diện tích nhưng có thể cung cấp đầy đủ nhiệt cho một ngôi nhà nông thôn

Một máy bơm nhiệt không khí-không khí trông giống như một máy điều hòa không khí

Sản xuất khí sinh học.

Sản xuất khí sinh học có thể được thực hiện bằng cách có một nhà ở nông thôn, nhưng đồng thời bạn nên nhớ về việc quan sát chế độ nhiệt độ trong quá trình sản xuất và mùi khó chịu hình thành trong quá trình lên men sinh khối. Việc lắp đặt như vậy có thể được cung cấp bởi cư dân của các khu vực phía nam làm nông nghiệp, bởi vì chính chất thải cây trồng được dùng làm nguyên liệu để sản xuất loại nhiên liệu thay thế này.

Công trình khí sinh học phân gà nằm cạnh chuồng gia cầm

Công trình khí sinh học cho một ngôi nhà riêng, làm việc trên chất thải của ngũ cốc

Có tương lai cho các nguồn năng lượng thay thế không

Liệu có tương lai cho các nguồn năng lượng thay thế hay không là một câu hỏi được nhiều kỹ sư điện, nhà sinh thái học và những công dân năng động của đất nước chúng ta quan tâm, và câu trả lời là rõ ràng - CÓ, có tương lai. Ở nước ta, năm 2009, một chương trình phát triển năng lượng thay thế của Nga đã được thông qua và đang được thực hiện thành công, được coi là "Định hướng chính sách của Nhà nước trong lĩnh vực nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của ngành điện trên cơ sở sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo cho giai đoạn đến năm 2020". Ngoài ra, nhà nước còn hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc thực hiện chương trình của Tổ chức Tài chính Quốc tế (IFC) để phát triển các nguồn năng lượng tái tạo. Ở cấp độ lập pháp, đòn bẩy kinh tế được tạo ra để thúc đẩy sự lan tỏa của năng lượng “xanh”, thể hiện ở việc thiết lập các ưu đãi về thuế quan và hỗ trợ tài chính cho xây dựng, ưu đãi thuế và đền bù một phần chi phí tín dụng cho xây dựng.

Phát triển thị trường năng lượng thay thế ở Nga theo công suất lắp đặt (vòng trong - 2009 / vòng ngoài - 2020)

Một ví dụ về sự hỗ trợ đó là sự ra đời của cái gọi là “biểu giá xanh” cho điện. Bản chất của nó nằm ở chỗ, giá trị của biểu giá này cao hơn giá của các tổ chức cung cấp điện, do đó, nhà nước kích thích sự phát triển của năng lượng thay thế trong một vùng lãnh thổ cụ thể. Biểu giá cho phép người dùng cá nhân và các doanh nghiệp có nhà máy điện thay thế bù đắp một phần chi phí mua và lắp đặt bằng cách bán lượng điện dư tạo ra cho mạng lưới bên ngoài với giá cao hơn. Hiện tại, chính phủ Nga đã thông qua các Quy tắc thực hiện như vậy và chuẩn bị các dự thảo Nghị quyết xác định các điều kiện để cung cấp "thuế quan xanh". Luật, theo đó các hoạt động như vậy sẽ được thực hiện, đang được Bộ Năng lượng, Bộ Phát triển Kinh tế và Cơ quan Chống Độc quyền Liên bang xây dựng và sẽ được trình lên Duma Quốc gia xem xét vào năm 2018.

Cơ cấu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo ở Nga và thế giới

Năng lượng thay thế tự làm cho gia đình

Nếu bạn có thời gian rảnh rỗi, mong muốn và cũng có khả năng làm việc với một công cụ cầm tay, bạn có thể tạo các công trình lắp đặt để sử dụng các nguồn thay thế cho nhu cầu của mình, cả dưới dạng năng lượng điện và nhiệt.

Điều này áp dụng cho tất cả các loại năng lượng thay thế trên:

năng lượng mặt trời - bạn có thể độc lập chế tạo các tấm pin mặt trời, trong khi sử dụng các tế bào quang điện do nhà máy sản xuất, lắp ráp bộ điều khiển và bộ biến tần, và cũng có thể tạo ra một bộ thu năng lượng mặt trời;
tua bin gió - Các thiết bị điện tử (bộ điều khiển, biến tần) được lắp ráp tương tự như đối với các trạm năng lượng mặt trời, từ các phụ tùng sản xuất tại nhà máy, và máy phát điện gió khá dễ dàng được chế tạo từ các loại phế liệu và phụ tùng ô tô;
trạm thủy điện vi mô - nó cũng có thể được làm từ các bộ phận ô tô, xe máy và các vật liệu hiện có, điều kiện duy nhất để xây dựng thành công sẽ là sự hiện diện của bể chứa nơi đặt tuabin;
công trình khí sinh học - bất kỳ người dân nào trong làng đều có thể thu thập, điều kiện cho việc này sẽ là - sự hiện diện của lượng sinh khối cần thiết và nhiệt độ môi trường xung quanh, cho phép quá trình lên men của nó xảy ra.