Види альтернативних джерел електрики в приватному будинку

Сучасне людство поступово переходить до активного використання альтернативних джерел електроенергії. Скорочення запасів вуглеводневої сировини і висока вартість видобутку вимагають впровадження нових технологій в енергозабезпеченні.

Види джерел альтернативної електроенергії

Розглянемо найбільш перспективні джерела альтернативної електроенергії.

відходи життєдіяльності

Побутові відходи і гній тварин з давніх пір використовуються людиною в сільському господарстві. Відходи життєдіяльності тварин використовують для вироблення біогазу. Вчені прогнозують широке застосування людських нечистот в якості палива для вироблення альтернативної електроенергії.

У Швеції запустили технологію виготовлення екологічно чистих двигунів міського громадського транспорту. Агрегати працюють на основі використання життєдіяльності мікроорганізмів. В процесі своєї життєдіяльності такі мікроби виробляють електричний струм.

У штаті Пенсільванія (США) енергію виробляють з коров’ячого гною. Для цього працює ціла коров’яча ферма. Отримана енергія дозволяє економити до 60 000 доларів на рік.

У Единбурзької школі інженерних і фізичних наук вчені працюють над проектом вироблення електроенергії з сечі.

водорості

У Гамбурзі нещодавно відкрилося саме технологічне будівлю в світі. Спорудження повністю забезпечує себе енергією за рахунок процесів фотосинтезу мікроскопічних зелених водоростей.

Водорості знаходяться в стінах і вікнах цього архітектурної споруди. Кожне вікно будівлі являє собою невеликий біореактор.

біопаливо

В якості альтернативи звичайному електрики використовується біологічне паливо. Біопаливо отримують шляхом переробки стебел і насіння рослин. Для цих цілей використовуються кукурудза, цукровий очерет, буряк та інші види культур.

Висока якість біопалива забезпечується застосуванням жирів олійних культур. До них відносяться соняшник, олива, ріпак, соя, арахіс.

геотермальні джерела

В Ісландії вчені почали буріння свердловин безпосередньо в вулкани. Вони мають намір отримати доступ до запасів гарячої води і магми. Прямий доступ дозволить використовувати вулканічні продукти як джерело енергії.

На місці скупчення великих запасів передбачається будувати геотермальні електростанції. Видобуток і транспортування ресурсів дозволить експортувати альтернативну електроенергію в інші країни.

Теплова енергія океанів

Китай планує будівництво морської теплової електростанції. Станція буде знаходитися недалеко від південного узбережжя країни.

Теплоелектростанція, як джерело альтернативної електроенергії, буде працювати за рахунок різниці температур між поверхневими і придонними водами. Потужність станції складе 100 Мвт чистої енергії.

Застосування альтернативних джерел електроенергії дозволить замінити 1 300 000 барелів нафти і не допустити викиду атмосферу землі 500 000 тонн вуглекислоти в рік.

Енергія вітру

Цікавий проект під назвою «Makani Power» розробила однойменна компанія в складі корпорації Google.

Невеликий повітряний змій літає на висоті до 1 км і виробляє електрику. Літальний апарат має вбудовані вітряні турбіни. Отримана енергія передається по струмопровідних шнуру. Шнур з’єднує літаючу установку з базовою станцією.

енергія гір

Використання гірської енергії має на увазі закачування морської води в скельні породи. Вплив солоної води на радіоактивні елементи скельних порід призводить до різкого підвищення температури. Висока температура хімічних реакцій призводить до виділення величезної кількості теплової енергії.

В якості додаткового джерела альтернативної геотермальної електроенергії служить мантія землі. Вода при нагріванні перетворюється в пар. Отриманий пар подається в турбіну для подальшого вироблення електроенергії. Потужність електростанції регулюють за допомогою подачі холодної морської води.

Енергія руху крові

Вчені з університету Берна в Швейцарії розробили мініатюрні турбіни. Агрегати мікроскопічних розмірів поміщають в кровоносні судини людини. Що виділяється при роботі турбін електроенергія призначена для безперебійної роботи електрокардіостимуляторів.

Використання нових технологій дозволить відмовитися від застосування масивних і незручних акумуляторних батарей.

П’єзоелектрика

Цей метод полягає в використанні кінетичної енергії при русі людини. П’єзоелектрика виробляється в результаті механічної дії на деякі види матеріалів.

Садові доріжки і тротуари з п’єзоелектричних матеріалів можуть стати ефективним джерелом альтернативного електрики для приватного будинку.

Енергія підводних течій Фахівці австралійської компанії «BioPower Systems» створили проект «BioWAVE». Він передбачає активне використання енергії підводних течій.

Гідродинамічні системи на дні моря використовують енергію потоків води для виробництва альтернативної електроенергії.

Енергія сонця

Американські вчені розробили проект «BetaRey». Конструкція являє скляну кулю діаметром 1,0 м для акумуляції сонячної енергії. Вся необхідна апаратура поміщається у дворі заміського ділянки або на даху багатоквартирного житлового будинку.

Установка фокусує світловий потік на фотоелектричні панель. У денний час становище установки автоматично регулюється під положення Сонця. Вночі батарея виробляє електроенергію від світла місяця, зірок і вуличного освітлення.

Ефективність даної технології в кілька разів вище ККД звичайних сонячних батарей. Подібна установка покликана стати прекрасною альтернативою електрики для приватного будинку.

Пристрої для перетворення альтернативної електроенергії

Ефективними пристроями для вироблення альтернативної електроенергії є сонячні панелі, вітрогенератори, теплові насоси.

Сонячні панелі

Існують два типи установок для перетворення сонячного випромінювання:

  1. Сонячні колектори.
  2. Сонячні батареї.

Колектори призначені для нагріву води. Сонячні батареї служать для вироблення електрики.

Основою конструкції сонячних батарей є фотоелектричні перетворювачі. Під дією сонячного випромінювання ці пристрої виробляють електричний струм. Як матеріал для виготовлення перетворювачів використовується кремній, кадмій, галій, цезій.

Сонячні колектори складаються з радіатора і захисного матеріалу. Поглинання сонячної енергії призводить до нагрівання і відведення нагрітої води до споживачів.

Пристрої для збору та розподілу сонячної енергії є гідною альтернативою електрики в невеликому приватному будинку.

Вітрогенератори

З давніх-давен люди використовують вітер в якості безкоштовного джерела альтернативної енергії. Прикладом цього є вітряні млини.

Конструкція вітрогенератора складається з наступних елементів:

  • щогла (вишка);
  • генератор електроенергії з лопатями;
  • акумуляторна батарея;
  • система розподілу струму.

Під дією вітру лопаті обертаються з різною швидкістю. Рух лопатей надають руху ротор генератора. Під дією крутного моменту виробляється електрична енергія.

Чергова порція електрики накопичується в акумуляторної батареї. Система розподілу переводить електрику споживачам.

Вітрогенератори широко використовуються в якості сучасних джерел альтернативної електроенергії.

теплові насоси

Установка витягує з землі низькотемпературне тепло і перетворює його в високотемпературну теплову енергію.

Тепловий насос складається з наступних елементів:

  1. замкнутий контур з газом (хладагентом);
  2. компресор;
  3. розширювальний клапан;
  4. теплообмінники низькою і високої температури;
  5. джерело низькотемпературного тепла;
  6. система розподілу тепла до опалювальних приладів.

Робота компресора в замкнутому контурі відбувається при русі газу. Розширювальний клапан створює в замкнутому контурі область низького і високого тиску. В області низького тиску газ стискається і нагрівається. В області високого тиску газ розширюється і охолоджується.

На виході з компресора газ має максимальну температуру. Після розширювального клапана температура газу має мінімальне значення.

Холодоагент при русі по контуру проходить через теплообмінник. Газ з високою температурою віддає тепло зовнішньому споживачеві. Газ з низькою температурою при проходженні через теплообмінник поглинає тепло від зовнішнього джерела.

Як низькотемпературного джерела тепла служать геотермальні зонди. Опалювальними приладами є елементи внутрішньобудинкової системи опалення.

Теплова енергія землі служить хорошою альтернативою електроенергії для опалення будинку.

Збірка сонячних систем своїми руками

Сонячні панелі заводського виготовлення мають високу вартість. З урахуванням витрат на транспортування і установку сонячних систем їх вартість зростає в кілька разів. Тому доцільно виконувати збірку сонячних панелей своїми руками.

Виготовлення сонячних панелей в домашніх умовах проходить в кілька етапів:

  • Виготовляють каркас з алюмінієвого або титанового профілю.
  • Встановлюють екранує підкладку з прозорого матеріалу (скло, плексиглас, полікарбонат).
  • Знежирюють поверхню прозорого екрану ацетоном або склоочисником.
  • Розкладають фотоелементи на прозорій поверхні.
  • З’єднують фотоелементи в послідовну електричну схему з виведенням контактів назовні конструкції.
  • Закріплюють фотоелементи між собою клейкою стрічкою (скотчем).
  • З’єднують контакти висновків в контур.
  • Встановлюють м’яку підкладку з поролону в поліетиленовій плівці.
  • Перевертають конструкцію прозорим екраном вгору.
  • Герметизують стики фотоелементів рідким герметиком.
  • Встановлюють прозорий екран.
  • Після висихання герметика видаляють підкладку з поролону.

Після завершення всіх робіт сонячну панель встановлюють в стаціонарне положення і підключають до системи енергопостачання.

висновок

Основною перевагою перерахованих альтернативних джерел електроенергії є екологічна безпека і низька вартість. Невисока потужність і залежність роботи установок від конкретних умов місцевості робить їх поширення досить обмеженим.

Подальші наукові дослідження і розвиток інноваційних технологій дозволять розширити сферу застосування нових розробок.