Tenaga alternatif untuk rumah: gambaran keseluruhan sumber tenaga bukan standard

pengenalan

Seluruh ekonomi dunia moden bergantung kepada kekayaan yang terkumpul pada zaman dinosaur: minyak, gas, arang batu dan bahan api fosil lain. Kebanyakan aktiviti dalam hidup kita, daripada menaiki kereta bawah tanah hingga memanaskan cerek di dapur, akhirnya memerlukan pembakaran warisan prasejarah ini. Masalah utama ialah sumber tenaga yang sedia ada ini tidak boleh diperbaharui. Lambat laun, manusia akan mengepam keluar semua minyak dari perut bumi, membakar semua gas dan menggali semua arang batu. Apakah yang akan kita gunakan untuk memanaskan teko kemudian?

Kita juga tidak harus melupakan kesan negatif terhadap alam sekitar akibat pembakaran bahan api. Peningkatan kandungan gas rumah hijau di atmosfera membawa kepada peningkatan suhu purata di seluruh planet. Hasil pembakaran bahan api mencemarkan udara. Penduduk bandar-bandar besar merasakan ini dengan baik.

Kita semua berfikir tentang masa depan, walaupun masa depan ini tidak datang bersama kita.Komuniti global telah lama mengiktiraf batasan bahan api fosil. Dan kesan negatif penggunaannya terhadap alam sekitar. Negeri-negeri terkemuka sudah pun melaksanakan program untuk peralihan beransur-ansur kepada sumber tenaga yang mesra alam dan boleh diperbaharui.

Di seluruh dunia, manusia sedang mencari dan secara beransur-ansur memperkenalkan pengganti untuk bahan api fosil. Untuk masa yang lama, loji tenaga solar, angin, pasang surut, geoterma dan hidroelektrik telah beroperasi di seluruh dunia. Nampaknya sekarang apa yang menghalang kita daripada menyediakan semua keperluan manusia dengan bantuan mereka?

Sebenarnya, tenaga alternatif mempunyai banyak masalah. Sebagai contoh, masalah pengagihan geografi sumber tenaga. Ladang angin dibina hanya di kawasan di mana angin kencang sering bertiup, solar - di mana terdapat bilangan minimum hari mendung, loji kuasa hidroelektrik - di sungai besar. Minyak, tentu saja, juga tidak tersedia di mana-mana, tetapi lebih mudah untuk menyampaikannya.

Masalah kedua tenaga alternatif ialah ketidakstabilan. Di ladang angin, penjanaan bergantung kepada angin, yang sentiasa mengubah kelajuan atau berhenti sama sekali. Loji tenaga solar tidak berfungsi dengan baik dalam cuaca mendung dan tidak berfungsi sama sekali pada waktu malam.

Baik angin mahupun matahari tidak mengambil kira keperluan pengguna tenaga. Pada masa yang sama, keluaran tenaga loji kuasa haba atau nuklear adalah malar dan mudah dikawal. Penyelesaian kepada masalah ini hanya boleh menjadi pembinaan kemudahan penyimpanan tenaga yang besar untuk mencipta rizab sekiranya keluaran rendah. Walau bagaimanapun, ini sangat meningkatkan kos keseluruhan sistem.

Disebabkan ini dan banyak lagi kesukaran lain, pembangunan tenaga alternatif di dunia semakin perlahan. Membakar bahan api fosil masih lebih mudah dan lebih murah.

Walau bagaimanapun, jika pada skala ekonomi global sumber tenaga alternatif tidak memberikan banyak faedah, maka dalam rangka rumah individu mereka boleh menjadi sangat menarik. Sudah, ramai yang merasakan kenaikan tarif yang berterusan untuk elektrik, haba dan gas. Setiap tahun, syarikat tenaga semakin masuk ke dalam poket orang biasa.

Pakar daripada dana teroka antarabangsa I2BF membentangkan gambaran keseluruhan pertama pasaran tenaga boleh diperbaharui. Menurut ramalan mereka, dalam 5–10 tahun, teknologi tenaga alternatif akan menjadi lebih kompetitif dan meluas. Sudah, jurang dalam kos tenaga alternatif dan tradisional semakin mengecil.

Kos tenaga merujuk kepada harga yang ingin diterima oleh pengeluar tenaga alternatif untuk mengimbangi perbelanjaan modalnya sepanjang hayat projek dan memberikan pulangan sebanyak 10% ke atas modal yang dilaburkan. Harga ini juga termasuk kos pembiayaan hutang, kerana kebanyakannya banyak memanfaatkan.

Graf yang diberikan menggambarkan penilaian pelbagai jenis tenaga alternatif dan tradisional pada suku II 2011 (Rajah 1).

Menurut angka di atas, tenaga geoterma, serta tenaga yang dijana oleh pembakaran sampah dan gas tapak pelupusan, mempunyai kos terendah untuk semua jenis tenaga alternatif. Malah, mereka sudah boleh bersaing secara langsung dengan tenaga tradisional, tetapi faktor yang mengehadkan mereka adalah bilangan tempat yang terhad di mana projek ini boleh dilaksanakan.

Bagi mereka yang ingin mendapatkan kemerdekaan daripada kehendak jurutera kuasa, yang ingin menyumbang kepada pembangunan tenaga alternatif, yang hanya ingin menjimatkan sedikit tenaga, buku ini ditulis.

Dari buku V. Germanovich, A. Turilin “Sumber tenaga alternatif. Reka bentuk praktikal untuk penggunaan angin, matahari, air, bumi, tenaga biojisim.

Teruskan membaca di sini

Pembangunan sumber bukan tradisional

Sumber tenaga bukan tradisional termasuk:

• tenaga matahari;
• tenaga angin;
• geoterma;
• tenaga pasang surut dan ombak laut;
• biojisim;
• tenaga berpotensi rendah alam sekitar.

Perkembangan mereka mungkin disebabkan oleh pengedaran di mana-mana kebanyakan spesies; seseorang juga boleh perhatikan keramahan alam sekitar mereka dan ketiadaan kos operasi untuk komponen bahan api.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kualiti negatif yang menghalang penggunaannya pada skala perindustrian. Ini ialah ketumpatan fluks yang rendah, yang memaksa penggunaan pemasangan "memintas" kawasan yang luas, serta kebolehubahan dari semasa ke semasa.

Semua ini membawa kepada fakta bahawa peranti sedemikian mempunyai penggunaan bahan yang tinggi, yang bermaksud bahawa pelaburan modal juga meningkat. Nah, proses mendapatkan tenaga kerana beberapa unsur rawak yang dikaitkan dengan keadaan cuaca menyebabkan banyak masalah.

Masalah lain yang paling penting ialah "penyimpanan" bahan mentah tenaga ini, kerana teknologi sedia ada untuk menyimpan elektrik tidak membenarkan ini dilakukan dalam kuantiti yang banyak.Walau bagaimanapun, dalam keadaan domestik, sumber tenaga alternatif untuk rumah semakin popular, jadi mari kita berkenalan dengan loji kuasa utama yang boleh dipasang dalam pemilikan persendirian.

Adakah semuanya begitu lancar?

Nampaknya teknologi sedemikian untuk menghidupkan rumah persendirian sepatutnya telah lama memaksa kaedah terpusat tradisional untuk menyediakan tenaga daripada pasaran. Mengapa ini tidak berlaku? Terdapat beberapa hujah yang memberi keterangan tidak memihak kepada tenaga alternatif. Tetapi kepentingan mereka ditentukan secara individu - bagi sesetengah pemilik rumah desa, beberapa kekurangan adalah relevan dan yang lain tidak berminat sama sekali.

Untuk kotej desa yang besar, kecekapan pemasangan tenaga alternatif yang tidak terlalu tinggi boleh menjadi masalah. Sememangnya, sistem suria tempatan, pam haba atau pemasangan geoterma tidak boleh dibandingkan dengan produktiviti loji kuasa hidroelektrik tertua, loji kuasa haba, dan lebih-lebih lagi loji kuasa nuklear. Walau bagaimanapun, kelemahan ini sering diminimumkan dengan memasang dua atau tiga sistem, menggunakan lebih banyak kuasa. Akibat daripada ini mungkin satu lagi masalah - untuk pemasangan mereka, kawasan yang lebih besar akan diperlukan, yang tidak mungkin untuk diperuntukkan dalam semua projek rumah.

Untuk memastikan bekalan tidak terganggu bilangan perkakas rumah dan sistem pemanasan yang biasa untuk rumah moden, banyak kuasa diperlukan. Oleh itu, projek itu harus menyediakan sumber sedemikian yang boleh menghasilkan kuasa sedemikian. Dan ini memerlukan pelaburan yang kukuh - lebih berkuasa peralatan, lebih mahal ia.

Di samping itu, dalam beberapa kes (contohnya, apabila menggunakan tenaga angin), sumber mungkin tidak menjamin kestabilan pengeluaran tenaga. Oleh itu, adalah perlu untuk melengkapkan semua komunikasi dengan peranti storan. Biasanya, bateri dan pengumpul dipasang untuk tujuan ini, yang memerlukan semua kos tambahan yang sama dan keperluan untuk memperuntukkan lebih banyak meter persegi di dalam rumah.

Tenaga dari angin

Nenek moyang kita telah lama belajar menggunakan tenaga angin untuk keperluan mereka. Pada dasarnya, sejak itu reka bentuk tidak banyak berubah. Hanya batu kilangan digantikan dengan pemacu penjana yang menukarkan tenaga bilah berputar kepada elektrik.

Untuk membuat penjana, anda memerlukan bahagian berikut:

• penjana. Ada yang menggunakan motor dari mesin basuh, mengubah sedikit rotor;
• pengganda;
• bateri dan pengawal casnya;
• pengubah voltan.

penjana angin

Terdapat banyak skim untuk turbin angin buatan sendiri. Kesemuanya dilengkapkan dengan prinsip yang sama.

1. Bingkai sedang dipasang.
2. Pusing dipasang. Bilah dan penjana dipasang di belakangnya.
3. Lekapkan penyodok sisi dengan pengganding spring.
4. Penjana dengan kipas dipasang pada bingkai, kemudian ia dipasang pada bingkai.
5. Sambung dan sambungkan ke pemasangan pusing.
6. Pasang pengumpul semasa. Sambungkannya ke penjana. Wayar membawa kepada bateri.

Nasihat. Bilangan bilah bergantung pada diameter kipas, serta jumlah tenaga elektrik yang dihasilkan.

Jenis utama sumber tenaga alternatif

Baru-baru ini, banyak pilihan bukan tradisional untuk mendapatkan tenaga telah dicuba secara praktikal. Statistik mengatakan bahawa kita masih bercakap tentang perseribu peratus daripada potensi penggunaan.

Kesukaran biasa yang pasti dihadapi oleh pembangunan sumber tenaga alternatif dalam perjalanannya adalah jurang yang lengkap dalam undang-undang kebanyakan negara mengenai eksploitasi sumber asli sebagai hak milik negara. Masalah pencukaian tenaga alternatif yang tidak dapat dielakkan berkait rapat dengan kekurangan perincian undang-undang.

Pertimbangkan 10 sumber tenaga alternatif yang paling banyak digunakan.

Angin

Tenaga angin sentiasa digunakan oleh manusia. Tahap pembangunan teknologi moden membolehkan kita menjadikannya hampir tidak terganggu.

Pada masa yang sama, elektrik dijana menggunakan kincir angin, serupa dengan kilang, peranti khas. Kipas kincir angin menyampaikan tenaga kinetik angin kepada penjana yang menghasilkan arus dengan cara memutar bilah.

Ladang angin sebegitu sangat biasa di China, India, Amerika Syarikat dan negara-negara Eropah Barat. Pemimpin yang tidak diragui di kawasan ini ialah Denmark, yang, dengan cara itu, adalah perintis tenaga angin: pemasangan pertama muncul di sini pada akhir abad ke-19. Denmark menutup dengan cara ini sehingga 25% daripada jumlah permintaan elektrik.

Pada penghujung abad ke-20, China dapat membekalkan tenaga elektrik ke kawasan pergunungan dan padang pasir hanya dengan bantuan turbin angin.

Penggunaan tenaga angin mungkin merupakan cara pengeluaran tenaga yang paling maju. Ini adalah varian sintesis yang ideal, di mana tenaga alternatif dan ekologi digabungkan. Banyak negara maju di dunia sentiasa meningkatkan bahagian tenaga elektrik yang dijana dengan cara ini dalam jumlah keseimbangan tenaga mereka.

matahari

Percubaan untuk menggunakan sinaran suria untuk menjana tenaga juga telah dilakukan sejak sekian lama, pada masa ini ia adalah salah satu cara yang paling menjanjikan untuk membangunkan tenaga alternatif. Hakikat bahawa matahari di banyak latitud planet bersinar sepanjang tahun, memindahkan tenaga ke Bumi berpuluh-puluh ribu kali lebih banyak daripada yang digunakan oleh semua manusia dalam setahun, memberi inspirasi kepada penggunaan aktif stesen suria.

Kebanyakan stesen terbesar terletak di Amerika Syarikat, secara keseluruhan, tenaga suria diedarkan di hampir seratus negara. Photocells (penukar sinaran suria) diambil sebagai asas, yang digabungkan menjadi panel solar berskala besar.

Panas Bumi

Haba kedalaman bumi ditukar kepada tenaga dan digunakan untuk keperluan manusia di banyak negara di dunia. Tenaga terma sangat berkesan di kawasan aktiviti gunung berapi, tempat yang terdapat banyak geyser.

Pemimpin di kawasan ini ialah Iceland (ibu kota negara, Reykjavik, dibekalkan sepenuhnya dengan tenaga geoterma), Filipina (bahagian dalam jumlah baki ialah 20%), Mexico (4%), dan Amerika Syarikat (1%).

Had penggunaan sumber jenis ini adalah disebabkan oleh ketidakmungkinan mengangkut tenaga geoterma dari jarak jauh (sumber tenaga tempatan yang tipikal).

Di Rusia, masih terdapat satu stesen sedemikian (kapasiti - 11 MW) di Kamchatka. Sebuah stesen baru sedang dalam pembinaan di tempat yang sama (kapasiti - 200 MW).

Sepuluh sumber tenaga yang paling menjanjikan dalam masa terdekat termasuk:

• stesen solar yang berpangkalan di angkasa (kelemahan utama projek ialah kos kewangan yang besar);
• kekuatan otot seseorang (permintaan, pertama sekali - mikroelektronik);
• potensi tenaga pasang surut (kelemahannya ialah kos pembinaan yang tinggi, turun naik kuasa yang besar setiap hari);
• bekas bahan api (hidrogen) (keperluan untuk membina stesen minyak baru, kos kereta yang tinggi yang akan mengisi minyak mereka);
• reaktor nuklear pantas (rod bahan api direndam dalam cecair Na) - teknologinya sangat menjanjikan (kemungkinan untuk menggunakan semula sisa yang dibelanjakan);
• biofuel - sudah digunakan secara meluas oleh negara membangun (India, China), kelebihan - kebolehbaharuan, keramahan alam sekitar, kelemahan - penggunaan sumber, tanah yang dimaksudkan untuk pengeluaran tanaman, berjalan ternakan (kenaikan harga, kekurangan makanan);
• elektrik atmosfera (pengumpulan potensi tenaga kilat), kelemahan utama ialah mobiliti bahagian hadapan atmosfera, kelajuan pelepasan (kerumitan pengumpulan).

Penggunaan tenaga angin dan solar

Turbin angin dalam sistem pemanasan

Tenaga angin kinetik biasanya digunakan untuk menggerakkan bangunan, tetapi model berkuasa dalam keadaan yang hampir ideal boleh memberikan pemanasan separa sekurang-kurangnya.

Jika anda tidak mengambil kira kos awal, maka bagi pengguna elektrik yang terhasil tidak kos.

Adalah sangat penting bahawa sumber tambahan tidak diperlukan untuk operasi penjana angin, ia berfungsi secara autonomi sepanjang masa. Pemasangan ini sebagai sumber tenaga tambahan berjaya disepadukan ke dalam sistem di mana jenis peranti pemanasan lain adalah yang utama. Unit-unit ini, sebagai sumber tenaga tambahan, berjaya disepadukan ke dalam sistem di mana jenis peranti pemanasan lain adalah yang utama.

Pemasangan ini sebagai sumber tenaga tambahan berjaya disepadukan ke dalam sistem di mana jenis peranti pemanasan lain adalah yang utama.

Terdapat banyak jenis reka bentuk kincir angin, tetapi ia biasanya dibahagikan kepada dua kategori yang luas:

1. Turbin angin mendatar dengan bilah jenis kipas. Unit ini lebih produktif (kadar penggunaan tenaga angin sehingga 52%), oleh itu ia lebih sesuai untuk keperluan pemanasan, tetapi ia mempunyai beberapa sekatan operasi dan pengguna.
2. Penjana angin dengan paksi menegak putaran. Turbin ini agak berkuasa lemah (KIEV kurang daripada 40%), tetapi mereka tidak memerlukan orientasi kepada angin, mereka boleh menggunakan bukan sahaja laminar, tetapi juga aliran bergelora, mereka mula menjana arus walaupun pada kelajuan rendah. Ia lebih mudah untuk diselenggara kerana penjana berada berhampiran tanah dan bukan pada tiang dalam gondola.

Berikut adalah beberapa kelemahan menggunakan kincir angin untuk pemanasan:

• Kos modal yang tinggi. Lebih daripada 70 peratus dana dibelanjakan untuk elemen tambahan: bateri, penyongsang, automasi kawalan, struktur pemasangan. Pelaburan membuahkan hasil hanya selepas beberapa dekad.
• Kecekapan rendah - kuasa rendah. Di samping itu, sebahagian daripada tenaga hilang dalam proses menukar elektrik kepada haba.
• Bentuk muka bumi memerlukan kehadiran angin berterusan dengan kelajuan tinggi. Tenaga tidak stabil, sangat bergantung pada cuaca dan musim, memerlukan pemantauan dan pengumpulan yang kerap.
• Peralatan mengambil banyak ruang.
• Turbin angin menghasilkan banyak bunyi semasa operasi.

Sistem suria melakukan pemanasan terus penyejuk atau menukar tenaga dengan kaedah fotovoltaik.Dalam pilihan pertama, sinaran matahari memanaskan air / antibeku (dalam beberapa model - udara), yang diangkut ke premis dan mengeluarkan haba melalui radiator. Dalam kes kedua, foton cahaya diubah menjadi tenaga elektrik yang menyalurkan peranti pemanasan konvensional yang dikuasakan oleh elektrik (dandang, pemanas, lantai panas).

Sehubungan itu, terdapat dua jenis peranti:

• Pengumpul suria. Sistem ini terdiri daripada litar untuk peredaran penyejuk, tangki pengumpulan dan pengumpul itu sendiri. Bergantung pada reka bentuk, pengumpul dibezakan: rata, vakum dan udara (udara digunakan sebagai penyejuk).
• Panel solar. Pemasangan terdiri daripada panel dengan fotosel, pengawal dan penyongsang. Bateri menjana arus terus sebanyak 24 atau 12 volt, yang dikumpulkan dalam bateri dan, selepas ditukar oleh penyongsang kepada arus ulang alik (220 V), dibekalkan kepada soket.

Terdapat beberapa kelemahan pemasangan solar. Pertama sekali, pergantungan kepada faktor meteorologi dan kitaran (bermusim dan harian). Bateri mempunyai kecekapan yang rendah untuk menyediakan sejumlah besar tenaga stabil, ia mesti menduduki kawasan yang luas dan dilengkapi dengan bateri boleh dicas semula yang mahal, yang selalunya perlu ditukar. Kelemahan pengumpul adalah pergantungan mereka pada elektrik (untuk operasi pam atau kipas), atau, sebagai contoh, bahaya pembekuan penyejuk.

Tenaga alternatif pada skala global

Statistik penggunaan AES di dunia, nampaknya, memberikan alasan untuk optimis. Di EU, jumlah elektrik daripada sumber boleh diperbaharui pada 2017 melebihi jumlah yang diterima daripada loji arang batu.Pada 2018, bahagian mereka berhubung dengan sumber "kotor" lain meningkat daripada 30% kepada 32.3%.

Pada 2018, buat pertama kalinya dalam 40 tahun operasi loji kuasa solar dan angin, kapasiti global mereka mencapai 1 terawatt (1000 GW), menurut laporan Julai. 90% daripada kapasiti muncul hanya dalam tempoh 10 tahun yang lalu.

Terdapat tiga masalah utama dengan AIE:

1. Mereka mempromosikan penggunaan politik mereka, dan pengguna akhir membayar tenaga "hijau" daripada poketnya sendiri. Cukai tidak langsung ke atas pengenalan sumber tenaga boleh diperbaharui merupakan sebahagian besar tarif. Pengkritik telah berulang kali mengatakan bahawa subsidi tarif rangsangan adalah terlalu tinggi dan kosnya lambat laun akan menimbulkan reaksi negatif daripada pengguna.

1. Sumber sedemikian hanya boleh dipanggil selamat dengan latar belakang sumber tradisional penjanaan elektrik. Ternyata turbin angin mampu membasmi serangga. Pengeluaran hampir semua pemasangan sedemikian berbahaya kepada alam sekitar. Panel solar terutamanya "kotor" disebabkan oleh pelepasan daripada pengeluaran silikon solar.

1. Walaupun hakikat bahawa bahagian sumber tenaga boleh diperbaharui dalam "pai" tenaga global semakin meningkat, mereka masih tidak dapat bersaing dengan sumber tradisional. Ia tidak menguntungkan untuk menggunakannya, peralatan memerlukan perbelanjaan modal yang besar dengan pulangan yang tidak dapat ditandingi, dan oleh itu, dengan pengurangan sokongan negeri, permintaan untuk RES serta-merta jatuh. Malah penerbitan Jerman yang berwibawa Die Welt mengakui bahawa "perniagaan kincir angin berada dalam kalah mati yang mendalam."

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video tentang menggabungkan sumber alternatif untuk menjana elektrik di rumah desa kecil:

Video tentang membuat penjana angin dengan tangan anda sendiri akan membantu anda memahami dengan mudah prinsip peranti:

Video pendek tentang menggunakan pam haba:

Klip video tentang mendapatkan biogas:

Adalah agak mungkin untuk menolak sumber pemanasan tradisional. Untuk melakukan ini, anda perlu berhati-hati memilih alternatif atau menggabungkan beberapa, berdasarkan ciri kawasan, kawasan rumah desa anda dan kawasan tempatan.

Tenaga matahari, bumi, kuasa angin, pelupusan sisa isi rumah tumbuhan dan haiwan cukup mampu menjadi pengganti yang layak untuk gas, arang batu, kayu api dan elektrik berbayar.

Adakah anda menggunakan salah satu sumber tenaga alternatif untuk kegunaan rumah? Kongsi berapa kos anda untuk memasang unit dan berapa cepat ia membuahkan hasil.

Atau mungkin salah seorang rakan anda telah melengkapkan rumah negaranya dengan sumber boleh diperbaharui? Menggunakan sistem panel solar atau pam haba sebagai sumber bebas untuk haba, air panas dan elektrik?