Vaihtoehtoinen energia kotiin: yleiskatsaus epätyypillisiin energialähteisiin

Johdanto

Koko nykyaikainen maailmantalous on riippuvainen dinosaurusten aikana kertyneestä rikkaudesta: öljystä, kaasusta, hiilestä ja muista fossiilisista polttoaineista. Suurin osa elämästämme, metrolla ajamisesta vedenkeittimen lämmittämiseen keittiössä, vaatii viime kädessä tämän esihistoriallisen perinnön polttamista. Suurin ongelma on, että nämä helposti saatavilla olevat energiavarat eivät ole uusiutuvia. Ennemmin tai myöhemmin ihmiskunta pumppaa pois kaiken öljyn maan suolistosta, polttaa kaiken kaasun ja kaivaa kaiken hiilen. Mitä käytämme teekannujen lämmittämiseen?

Emme saa myöskään unohtaa polttoaineen palamisen kielteisiä ympäristövaikutuksia. Kasvihuonekaasujen pitoisuuden nousu ilmakehässä johtaa keskilämpötilan nousuun koko planeetalla. Polttoaineen palamistuotteet saastuttavat ilmaa. Suurten kaupunkien asukkaat tuntevat tämän erityisen hyvin.

Me kaikki ajattelemme tulevaisuutta, vaikka tämä tulevaisuus ei tulisikaan kanssamme.Maailmanlaajuinen yhteisö on jo pitkään tunnustanut fossiilisten polttoaineiden rajoitukset. Ja niiden käytön kielteiset vaikutukset ympäristöön. Johtavat valtiot toteuttavat jo ohjelmia asteittaiseksi siirtymiseksi ympäristöystävällisiin ja uusiutuviin energialähteisiin.

Kaikkialla maailmassa ihmiskunta etsii ja ottaa vähitellen käyttöön korvaavia fossiilisia polttoaineita. Aurinko-, tuuli-, vuorovesi-, maalämpö- ja vesivoimalat ovat toimineet kaikkialla maailmassa jo pitkään. Vaikuttaa siltä, ​​että mikä estää meitä tarjoamasta kaikkia ihmiskunnan tarpeita heidän avullaan?

Itse asiassa vaihtoehtoisella energialla on monia ongelmia. Esimerkiksi energiavarojen maantieteellisen jakautumisen ongelma. Tuulivoimaloita rakennetaan vain alueille, joilla usein puhaltaa voimakkaita tuulia, aurinkoenergiaa - missä on vähimmäismäärä pilvisiä päiviä, vesivoimaloita - suurille joille. Öljyä ei tietenkään ole saatavilla kaikkialla, mutta se on helpompi toimittaa.

Toinen vaihtoehtoisen energian ongelma on epävakaus. Tuulipuistoilla tuotanto riippuu tuulesta, joka muuttaa jatkuvasti nopeutta tai jopa pysähtyy kokonaan. Aurinkovoimalat eivät toimi hyvin pilvisellä säällä eivätkä toimi ollenkaan yöllä.

Tuuli tai aurinko eivät ota huomioon energiankuluttajien tarpeita. Samalla lämpö- tai ydinvoimalaitoksen energiantuotanto on vakio ja helposti säädettävissä. Ratkaisu tähän ongelmaan voi olla vain valtavien energiavarastojen rakentaminen reservin luomiseksi alhaisen tehon tapauksessa. Tämä kuitenkin nostaa huomattavasti koko järjestelmän kustannuksia.

Näiden ja monien muiden vaikeuksien vuoksi vaihtoehtoisen energian kehitys maailmassa on hidastumassa. Fossiilisten polttoaineiden polttaminen on edelleen helpompaa ja halvempaa.

Jos vaihtoehtoisista energialähteistä ei kuitenkaan ole globaalin talouden mittakaavassa paljon hyötyä, niin yksittäisen talon puitteissa ne voivat olla erittäin houkuttelevia. Monet kokevat jo nyt sähkön, lämmön ja kaasun tariffien jatkuvan nousun. Energiayhtiöt pääsevät joka vuosi syvemmälle tavallisten ihmisten taskuun.

Kansainvälisen pääomasijoitusrahaston I2BF:n asiantuntijat esittelivät ensimmäisen katsauksen uusiutuvan energian markkinoista. Heidän ennusteidensa mukaan 5–10 vuoden kuluttua vaihtoehtoiset energiateknologiat tulevat kilpailukykyisemmiksi ja yleistyvät. Jo nyt ero vaihtoehtoisen ja perinteisen energian kustannuksissa pienenee nopeasti.

Energiakustannuksilla tarkoitetaan hintaa, jonka vaihtoehtoisen energian tuottaja haluaa saada kompensoidakseen investointinsa hankkeen keston aikana ja saadakseen 10 %:n tuoton sijoitetulle pääomalle. Tämä hinta sisältää myös velkarahoituksen kustannukset, koska useimmat ovat vahvasti velkaantuneita.

Annettu kaavio havainnollistaa erityyppisten vaihtoehtoisten ja perinteisten energiamuotojen arviota vuoden 2011 toisella neljänneksellä (kuva 1).

Yllä olevien lukujen mukaan geoterminen energia sekä roskien ja kaatopaikkakaasun polttamisesta syntyvä energia on kaikista vaihtoehtoisista energiamuodoista edullisinta. Itse asiassa ne pystyvät jo suoraan kilpailemaan perinteisen energian kanssa, mutta niitä rajoittava tekijä on rajallinen määrä paikkoja, joissa näitä hankkeita voidaan toteuttaa.

Tämä kirja on kirjoitettu niille, jotka haluavat saada riippumattomuutta energiainsinöörien oikkuista, jotka haluavat osallistua vaihtoehtoisen energian kehittämiseen, jotka haluavat vain säästää vähän energiaa.

Kirjasta V. Germanovich, A. Turilin “Vaihtoehtoiset energialähteet. Käytännön suunnitelmia tuulen, auringon, veden, maan, biomassaenergian käyttöön.

Jatka lukemista tästä

Ei-perinteisten lähteiden kehittäminen

Epäperinteisiä energialähteitä ovat:

• auringon energia;
• tuulivoima;
• maalämpö;
• meren vuorovesien ja aaltojen energia;
• biomassa;
• ympäristön matalapotentiaalinen energia.

Niiden kehittäminen vaikuttaa mahdolliselta useimpien lajien yleisen levinneisyyden vuoksi, voidaan myös huomioida niiden ympäristöystävällisyys ja polttoainekomponentin käyttökustannusten puuttuminen.

On kuitenkin joitain negatiivisia ominaisuuksia, jotka estävät niiden käytön teollisessa mittakaavassa. Tämä on pieni vuontiheys, joka pakottaa suuren alueen "sieppaavien" asennuksien käytön sekä vaihtelun ajan myötä.

Kaikki tämä johtaa siihen, että tällaisilla laitteilla on korkea materiaalinkulutus, mikä tarkoittaa, että myös pääomasijoitukset kasvavat. No, energianhankintaprosessi, joka johtuu jostain sääolosuhteisiin liittyvästä satunnaisuudesta, aiheuttaa paljon ongelmia.

Toinen tärkein ongelma on tämän energiaraaka-aineen "varastointi", koska olemassa olevat sähkön varastointitekniikat eivät salli sitä suurissa määrissä.Kotimaisissa olosuhteissa vaihtoehtoiset energialähteet kotiin ovat kuitenkin yleistymässä, joten tutustutaan tärkeimpiin yksityisomistukseen asennettaviin voimalaitoksiin.

Onko kaikki niin sujuvaa?

Vaikuttaa siltä, ​​​​että tällainen omakotitalon virransyöttötekniikka olisi jo pitkään ollut pakotettu pois markkinoilta perinteisillä keskitetyillä energiantuotantomenetelmillä. Miksi näin ei tapahdu? On olemassa useita argumentteja, jotka todistavat, että vaihtoehtoisen energian puolesta ei kannata. Mutta niiden merkitys määritetään yksilöllisesti - joillekin maalaistalojen omistajille jotkut puutteet ovat merkityksellisiä ja toiset eivät kiinnosta lainkaan.

Suurille maalaistaloille vaihtoehtoisten energiajärjestelmien ei liian korkea hyötysuhde voi muodostua ongelmaksi. Paikallisia aurinkosähköjärjestelmiä, lämpöpumppuja tai maalämpölaitteistoja ei tietenkään voi verrata vanhimpien vesivoimaloiden, lämpövoimaloiden ja vielä varsinkin ydinvoimaloiden tuottavuuteen, mutta usein tätä haittaa minimoidaan asentamalla kaksi tai jopa kolme. järjestelmät, jotka käyttävät enemmän tehoa. Tämän seurauksena voi olla toinen ongelma - niiden asentamiseen tarvitaan suurempi alue, jota ei ole mahdollista jakaa kaikissa taloprojekteissa.

Nykyaikaiseen kotiin tutun kodinkonemäärän ja lämmitysjärjestelmän keskeytymättömän saannin varmistamiseksi tarvitaan paljon tehoa. Siksi hankkeessa olisi tarjottava sellaisia ​​lähteitä, jotka voivat tuottaa tällaista sähköä. Ja tämä vaatii vankan investoinnin - mitä tehokkaampi laite, sitä kalliimpi se on.

Lisäksi joissain tapauksissa (esimerkiksi tuulienergiaa käytettäessä) lähde ei välttämättä takaa energiantuotannon jatkuvuutta. Siksi kaikki viestintä on varustettava tallennuslaitteilla. Yleensä tähän tarkoitukseen asennetaan akut ja keräimet, mikä aiheuttaa kaikki samat lisäkustannukset ja tarpeen varata enemmän neliömetriä taloon.

Energiaa tuulesta

Esivanhempamme ovat jo pitkään oppineet käyttämään tuulienergiaa tarpeisiinsa. Periaatteessa sen jälkeen suunnittelu ei ole juurikaan muuttunut. Vain myllynkivi korvattiin generaattorikäytöllä, joka muuttaa pyörivien terien energian sähköksi.

Generaattorin valmistamiseksi tarvitset seuraavat osat:

• generaattori. Jotkut käyttävät pesukoneen moottoria muuttamalla roottoria hieman;
• kerroin;
• akku ja sen latausohjain;
• jännitemuuntaja.

tuuligeneraattori

Kotitekoisille tuuliturbiineille on monia järjestelmiä. Ne kaikki suoritetaan samalla periaatteella.

1. Runkoa kootaan.
2. Kääntölaite on asennettu. Sen taakse on asennettu terät ja generaattori.
3. Asenna sivulapio jousiliittimellä.
4. Generaattori potkurilla kiinnitetään runkoon, sitten se asennetaan runkoon.
5. Liitä ja yhdistä kääntökokoonpanoon.
6. Asenna virrankeräin. Yhdistä se generaattoriin. Johdot johtavat akkuun.

Neuvoja. Lapojen lukumäärä riippuu potkurin halkaisijasta sekä tuotetun sähkön määrästä.

Vaihtoehtoisten energialähteiden päätyypit

Viime aikoina on käytännössä kokeiltu monia ei-perinteisiä vaihtoehtoja energian saamiseksi. Tilastot sanovat, että puhumme edelleen prosentin tuhannesosista mahdollisesta käytöstä.

Tyypillisiä vaikeuksia, joita vaihtoehtoisten energialähteiden kehittäminen väistämättä kohtaa, ovat useimpien maiden täydelliset aukot luonnonvarojen hyödyntämistä valtion omaisuutena koskevissa laeissa. Vaihtoehtoisen energian väistämättömän verotuksen ongelma liittyy läheisesti oikeudellisen tarkistuksen puutteeseen.

Harkitse 10 yleisimmin käytettyä vaihtoehtoista energialähdettä.

Tuuli

Ihminen on aina käyttänyt tuulivoimaa. Nykyaikaisen teknologian kehitystaso antaa meille mahdollisuuden tehdä siitä lähes keskeytyksettä.

Samaan aikaan sähköä tuotetaan tuulimyllyillä, kuten myllyillä, erikoislaitteilla. Tuulimyllyn potkuri välittää tuulen kineettisen energian generaattorille, joka tuottaa virtaa pyörivien siipien avulla.

Tällaiset tuulipuistot ovat erityisen yleisiä Kiinassa, Intiassa, Yhdysvalloissa ja Länsi-Euroopan maissa. Kiistaton johtaja tällä alalla on Tanska, joka on muuten tuulivoiman edelläkävijä: ensimmäiset laitokset ilmestyivät tänne 1800-luvun lopulla. Tanska sulkee tällä tavalla jopa 25 % sähkön kokonaiskysynnästä.

1900-luvun lopulla Kiina pystyi toimittamaan sähköä vuoristo- ja aavikkoalueille vain tuuliturbiinien avulla.

Tuulienergian käyttö on kenties edistynein tapa tuottaa energiaa. Tämä on ihanteellinen muunnelma synteesistä, jossa yhdistetään vaihtoehtoinen energia ja ekologia. Monet maailman kehittyneet maat lisäävät jatkuvasti tällä tavalla tuotetun sähkön osuutta kokonaisenergiataseessaan.

Aurinko

Auringon säteilyä on myös yritetty käyttää energian tuottamiseen jo pitkään, ja tällä hetkellä se on yksi lupaavimpia tapoja kehittää vaihtoehtoista energiaa. Jo se tosiasia, että aurinko paistaa monilla planeetan leveysasteilla ympäri vuoden ja siirtää Maahan kymmeniätuhansia kertoja enemmän energiaa kuin koko ihmiskunta kuluttaa vuodessa, inspiroi aurinkoasemien aktiiviseen käyttöön.

Suurin osa suurimmista asemista sijaitsee Yhdysvalloissa, yhteensä aurinkoenergiaa jaetaan lähes sataan maahan. Pohjaksi otetaan valokennot (auringon säteilyn muuntimet), jotka yhdistetään suurikokoisiksi aurinkopaneeleiksi.

Maan lämpö

Maan syvyyksien lämpö muunnetaan energiaksi ja käytetään ihmisten tarpeisiin monissa maailman maissa. Lämpöenergia on erittäin tehokas vulkaanisen toiminnan alueilla, paikoissa, joissa on monia geysireitä.

Johtajia tällä alueella ovat Islanti (maan pääkaupunki Reykjavik on täysin varustettu geotermisellä energialla), Filippiinit (osuus kokonaissaldosta 20 %), Meksiko (4 %) ja USA (1 %).

Tämän tyyppisten lähteiden käytön rajoitus johtuu mahdottomuudesta kuljettaa geotermistä energiaa pitkiä matkoja (tyypillinen paikallinen energialähde).

Venäjällä on edelleen yksi tällainen asema (kapasiteetti - 11 MW) Kamtšatkassa. Samaan paikkaan on rakenteilla uusi asema (teho - 200 MW).

Kymmenen lupaavinta energialähdettä lähitulevaisuudessa ovat:

• avaruuteen perustuvat aurinkovoimalat (hankkeen suurin haittapuoli on valtavat taloudelliset kustannukset);
• henkilön lihasvoima (kysyntä ennen kaikkea - mikroelektroniikka);
• aaltojen ja virtausten energiapotentiaali (haittana on korkeat rakennuskustannukset, valtavat tehonvaihtelut päivässä);
• polttoaine (vety) säiliöt (tarve rakentaa uusia huoltoasemia, korkeat autot, jotka tankkaavat niitä);
• nopeat ydinreaktorit (nestemäiseen Naan upotetut polttoainesauvat) - tekniikka on erittäin lupaava (mahdollinen käytetyn jätteen uudelleenkäyttö);
• biopolttoaine - jo laajalti käytössä kehitysmaissa (Intia, Kiina), edut - uusiutuvuus, ympäristöystävällisyys, haitat - resurssien käyttö, sadontuotantoon tarkoitettu maa, karjan kävely (hintojen nousu, ravinnon puute);
• ilmakehän sähkö (salman energiapotentiaalin kertyminen), suurin haittapuoli on ilmakehän rintamien liikkuvuus, purkausten nopeus (kertymän monimutkaisuus).

Tuuli- ja aurinkoenergian käyttö

Tuulivoimalat lämmitysjärjestelmissä

Kineettistä tuulienergiaa käytetään yleensä rakennusten voimanlähteenä, mutta tehokkaat mallit lähellä ideaaliolosuhteita voivat tuottaa ainakin osittaisen lämmityksen.

Jos et ota huomioon alkuperäisiä kustannuksia, kuluttajalle tuloksena oleva sähkö ei maksa mitään.

On erittäin tärkeää, että tuuligeneraattorin toimintaan ei tarvita apuresursseja, ne toimivat itsenäisesti koko ajan. Nämä yksiköt apuenergialähteinä integroidaan onnistuneesti järjestelmiin, joissa muun tyyppiset lämmityslaitteet ovat pääasiallisia. Nämä yksiköt apuenergialähteinä integroidaan onnistuneesti järjestelmiin, joissa muun tyyppiset lämmityslaitteet ovat pääasiallisia.

Nämä yksiköt apuenergialähteinä integroidaan onnistuneesti järjestelmiin, joissa muun tyyppiset lämmityslaitteet ovat pääasiallisia.

Tuulimyllyjä on monenlaisia, mutta ne jaetaan yleensä kahteen laajaan luokkaan:

1. Vaakasuuntaiset tuuliturbiinit potkurityyppisillä lapoilla. Nämä yksiköt ovat tuottavampia (tuulienergian käyttöaste jopa 52 %), joten ne sopivat paremmin lämmitystarpeisiin, mutta niillä on useita käyttö- ja kuluttajarajoituksia.
2. Tuuligeneraattorit pystysuoralla pyörimisakselilla. Nämä turbiinit ovat suhteellisen heikkotehoisia (KIEV alle 40%), mutta ne eivät vaadi suuntaamista tuuleen, ne voivat käyttää laminaaristen, mutta myös turbulenttien virtausten lisäksi virtaa alhaisillakin nopeuksilla. Niitä on helpompi huoltaa, koska generaattori on lähellä maata eikä gondolin mastossa.

Tässä on joitain haittoja tuulimyllyjen käytöstä lämmitykseen:

• Korkeat pääomakustannukset. Yli 70 prosenttia varoista käytetään apuelementteihin: akut, invertteri, ohjausautomaatio, asennusrakenteet. Investoinnit maksavat itsensä takaisin vasta vuosikymmenten kuluttua.
• Alhainen hyötysuhde - pieni teho. Lisäksi osa energiasta menetetään muunnettaessa sähköä lämmöksi.
• Maasto vaatii jatkuvaa nopeaa tuulta. Energia on epävakaa, erittäin riippuvainen säästä ja vuodenajasta, vaatii säännöllistä seurantaa ja keräämistä.
• Laitteet vievät paljon tilaa.
• Tuuliturbiinit aiheuttavat paljon melua käytön aikana.

Aurinkoenergiajärjestelmät lämmittävät jäähdytysnesteen suoraan tai muuntavat energiaa aurinkosähkömenetelmällä.Ensimmäisessä vaihtoehdossa auringonsäteet lämmittävät vettä / pakkasnestettä (joissain malleissa - ilmaa), joka kuljetetaan tiloihin ja luovuttaa lämpöä lämpöpatterien kautta. Toisessa tapauksessa valon fotonit muunnetaan sähköenergiaksi, joka syöttää tavanomaisia ​​sähköllä toimivia lämmityslaitteita (kattilat, lämmittimet, lattialämmitys).

Näin ollen on olemassa kahdenlaisia ​​laitteita:

• Aurinkokeräimet. Järjestelmä koostuu jäähdytysnesteen kiertopiiristä, varaajasäiliöstä ja itse keräimestä. Suunnittelusta riippuen keräimet erotetaan: litteät, tyhjiöt ja ilma (ilmaa käytetään jäähdytysnesteenä).
• Aurinkopaneelit. Asennus koostuu paneeleista, joissa on valokennot, säätimet ja invertteri. Akku tuottaa 24 tai 12 voltin tasavirtaa, joka kerätään akkuihin ja syötetään vaihtovirraksi (220 V) muunnettuaan pistorasioihin.

Aurinkoasennuksissa on useita haittoja. Ensinnäkin riippuvuus meteorologisista tekijöistä ja syklisyydestä (kausiluonteinen ja päivittäinen). Paristoilla on alhainen hyötysuhde, jotta ne tarjoavat suuren määrän vakaata energiaa, niiden on vietävä suuri alue ja ne on varustettava kalliilla ladattavilla akuilla, jotka on usein vaihdettava. Keräinten haittana on niiden riippuvuus sähköstä (pumpun tai tuulettimen toiminnan kannalta) tai esimerkiksi jäähdytysnesteen jäätymisvaara.

Vaihtoehtoinen energia maailmanlaajuisesti

Tilastot AES:n käytöstä maailmassa näyttävät antavan aihetta optimismiin. EU:ssa uusiutuvista lähteistä tuotetun sähkön määrä vuonna 2017 ylitti hiilivoimaloista saadun sähkön.Vuonna 2018 niiden osuus suhteessa muihin "likaisiin" resursseihin nousi 30 prosentista 32,3 prosenttiin.

Vuonna 2018, ensimmäistä kertaa aurinko- ja tuulivoimaloiden 40 käyttövuoteen, niiden globaali kapasiteetti saavutti 1 terawatin (1000 GW), heinäkuun raportin mukaan. 90 % kapasiteetista ilmestyi vasta viimeisen 10 vuoden aikana.

AIE:ssä on kolme pääongelmaa:

1. He edistävät politiikan käyttöä, ja loppukuluttaja maksaa "vihreän" energian omasta pussistaan. Uusiutuvien energialähteiden käyttöönoton välilliset verot muodostavat merkittävän osan tariffista. Kriitikot ovat toistuvasti sanoneet, että elvytystariffituet ovat liian korkeita ja kustannukset aiheuttavat ennemmin tai myöhemmin negatiivisen reaktion kuluttajissa.

1. Tällaisia ​​resursseja voidaan kutsua turvallisiksi vain perinteisten sähköntuotantolähteiden taustalla. Kävi ilmi, että tuuliturbiinit pystyvät tuhoamaan hyönteisiä. Lähes kaikkien tällaisten laitteistojen tuotanto on haitallista ympäristölle. Aurinkopaneelit ovat erityisen "likaisia" aurinkopiin tuotannon päästöjen vuoksi.

1. Huolimatta siitä, että uusiutuvien energialähteiden osuus globaalista energian "piirakasta" kasvaa, ne eivät silti pysty kilpailemaan perinteisten lähteiden kanssa. Niiden käyttö on kannattamatonta, laitteet vaativat suuria investointeja verrattoman pienellä tuotolla, ja siksi valtion tuen pienentyessä uusiutuvan energian kysyntä putoaa välittömästi. Jopa arvovaltainen saksalainen julkaisu Die Welt myönsi, että "tuuliturbiiniliiketoiminta on syvässä tyrmäyksessä".

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video vaihtoehtoisten lähteiden yhdistämisestä sähkön tuottamiseen pienessä maalaistalossa:

Video tuuligeneraattorin valmistamisesta omin käsin auttaa sinua ymmärtämään laitteen periaatteet helposti:

Lyhyt video lämpöpumpun käytöstä:

Videoleike biokaasun hankinnasta:

On täysin mahdollista kieltäytyä perinteisistä lämmityslähteistä. Tätä varten sinun on valittava huolellisesti vaihtoehto tai yhdistettävä useita alueen ominaisuuksien, maalaistalosi alueen ja paikallisen alueen ominaisuuksien perusteella.

Auringon energia, maa, tuulen voima, kasvi- ja eläinperäisten kotitalousjätteiden hävittäminen ovat täysin omiaan korvaamaan kaasua, hiiltä, ​​polttopuita ja maksettua sähköä.

Käytätkö jotain vaihtoehtoisista energialähteistä kotikäyttöön? Kerro, kuinka paljon yksikön kokoaminen maksoi ja kuinka nopeasti se kannatti.

Tai ehkä joku ystävistäsi on varustanut maalaistalonsa uusiutuvilla lähteillä? Käytätkö aurinkopaneelijärjestelmää tai lämpöpumppua itsenäisenä lämmön, käyttöveden ja sähkön lähteenä?