Aurinkoenergia vaihtoehtoisena energialähteenä: aurinkojärjestelmien tyypit ja ominaisuudet

Aurinkoenergian kehityksen historia

He yrittivät "kesyttää" aurinkoa Archimedesin päivinä. Tähän päivään asti on säilynyt legenda laivojen polttamisesta valtavan peilin avulla - Syrakusan asukkaat suuntasivat kohdistetun säteen vihollisen laivastoon.

Aurinkoenergian kehityksen historiassa on faktoja aurinkoenergian käytöstä:

• kivipalatsien lämmittämiseen;
• meriveden haihtuminen suolan tuottamiseksi.

Vedenlämmittimet paranivat, kun Lavoisier käytti linssiä infrapunasäteiden keskittämiseen. Näin sulatettiin rauta. Myöhemmin ranskalaiset alkoivat käyttää höyrytilaan lämmitettyä vettä painolaitteiden mekaaniseen käyttöön. Tutkijat alkoivat puhua aurinkoenergian näkymistä puolijohteiden luomisen jälkeen. Niiden perusteella luotiin ensimmäiset valokennot.

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.

maalämpö

Tutkimattomia vaihtoehtoisia energialähteitä piilee maapallon suolistossa. Ihmiskunta tietää luonnollisten ilmentymien voiman ja laajuuden. Yhden tulivuoren purkauksen voima on vertaansa vailla mihinkään ihmisen rakentamaan voimalaitokseen.

Valitettavasti ihmiset eivät vieläkään osaa käyttää tätä jättimäistä energiaa hyvään, mutta maan luonnollinen lämpö tai geoterminen energia houkuttelee tutkijoiden huomion, koska se on ehtymätön luonnonvara.

Tiedetään, että planeettamme säteilee vuosittain valtavan määrän sisäistä lämpöä, jota kompensoi isotooppien radioaktiivinen hajoaminen maapallon kuoressa. Geotermisiä energialähteitä on kahta tyyppiä.

Maanalaiset uima-altaat

Nämä ovat luonnollisia altaita, joissa on kuumaa vettä tai höyry-vesi-seosta - hydrotermisiä tai höyry-termisiä lähteitä. Näistä lähteistä saatavat resurssit louhitaan porareikien kautta, jonka jälkeen energia käytetään ihmiskunnan tarpeisiin.

Kivet

Kuumien kivien lämpöä voidaan käyttää veden lämmittämiseen. Tätä varten se pumpataan horisontteihin käytettäväksi edelleen energiatarkoituksiin.

Yksi tämäntyyppisen energian haitoista on sen heikko keskittyminen. Kuitenkin olosuhteissa, joissa sukeltaessa 100 metrin välein lämpötila nousee 30-40 astetta, sen taloudellinen käyttö voidaan varmistaa.

Tämän energian käyttötekniikalla lupaavilla "geotermisillä alueilla" on selviä etuja:

• ehtymättömät varannot;
• ekologinen puhtaus;
• lähteiden kehittäminen ei aiheuta suuria kustannuksia.

Sivilisaation jatkokehitys on mahdotonta ilman uusien teknologioiden käyttöönottoa energia-alalla. Tällä tiellä on vaikeita tehtäviä, joita ihmiskunnan ei ole vielä ratkaistava.

Tämän suunnan kehittäminen on kuitenkin tärkeässä roolissa, ja nykyään on jo olemassa laitteita, joilla voidaan merkittävästi säästää resursseja, joihin perinteiset ja vaihtoehtoiset energialähteet ovat erinomainen vaihtoehto. Tällaisten ideoiden toteuttaminen vaatii kärsivällisyyttä, taitavia käsiä sekä joitain taitoja ja tietoja.

Lämmitysjärjestelmän suunnittelu keräilijöille

Ensinnäkin käsittelemme yksityiskohtaisesti akkujen ja keräilijöiden rakenteen ja toiminnan eroja.

Paneeli koostuu useista aurinkokennoista, jotka on kytketty toisiinsa johtamattomista energiamateriaaleista valmistetulla kehyksellä.

Aurinkosähkömuuntimet ovat melko monimutkaisia ​​rakenteita, jotka ovat eräänlainen kerroslevyjä, joilla on erilaisia ​​ominaisuuksia ja käyttötarkoituksia.

Aurinkomoduulien ja erikoiskiinnikkeiden lisäksi järjestelmä koostuu seuraavista elementeistä:

• akut energian varastointiin;
• ohjain, joka valvoo akun latausastetta;
• invertteri - muuntaa tasavirran vaihtovirraksi.

Keräilijöitä on kahta tyyppiä: tyhjiö ja litteä.

Tyhjiökeräimet koostuvat ontoista lasiputkista, joiden sisällä on halkaisijaltaan pienempiä putkia, jotka sisältävät energian vaimentimen. Pienemmät putket liitetään jäähdytysnesteeseen. Niiden välisessä vapaassa tilassa on tyhjiö, joka säilyttää lämmön.

Aurinkokeräimen toimintaperiaate

Tasokeräimet koostuvat kehyksestä ja vahvistetusta lasista, jossa on valoa absorboiva kerros.Absorberkerros liitetään putkiin jäähdytysnesteellä.

Molemmat järjestelmät koostuvat lämmönvaihtopiiristä ja lämmönvaraajasta (nestesäiliöstä).

Säiliöstä vesi tulee lämmitysjärjestelmään pumpun avulla. Lämpöhäviön välttämiseksi säiliön on oltava hyvin eristetty.

Tällaiset asennukset tulisi sijoittaa katon etelärinteeseen. Kaltevuuskulman tulee olla 30-45 astetta. Jos talon sijainti tai katon rakenne ei salli aurinkopaneelien asentamista katolle, voit asentaa ne erityisiin vahvistettuihin kehyksiin tai seinään kiinnitettyihin telineisiin.

Eri vuodenaikoina vapautuvan aurinkoenergian määrä vaihtelee suuresti. Asuinpaikkasi insolaatiokertoimen arvo löytyy auringon aktiivisuuskartalta. Kun tiedät insolaatiokertoimen, voit laskea tarvitsemasi moduulien määrän.

Esimerkiksi kulutat energiaa 8 kW/h, säteily on keskimäärin 2 kW/h. Aurinkopaneelin teho - 250 W (0,25 kW). Tehdään laskelmat: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 kappaletta - tämä on tarvitsemasi paneelien määrä.

Biokaasulaitokset

Kaasu muodostuu siipikarjan ja eläinten jätetuotteiden käsittelyn seurauksena. Kierrätysjätettä käytetään maaperän lannoitukseen kotitalouksilla. Prosessi perustuu käymisreaktioon, jossa on mukana lannassa elävät bakteerit.

Nautaeläinten lantaa pidetään parhaana biokaasun lähteenä, vaikka myös lintujen tai muiden kotieläinten jätteet sopivat.

Käyminen tapahtuu ilman happea, joten on suositeltavaa käyttää suljettuja säiliöitä, joita kutsutaan myös bioreaktoreiksi.Reaktio aktivoituu, jos massaa sekoitetaan ajoittain, tätä varten käytetään manuaalista työtä tai erilaisia ​​sähkömekaanisia laitteita.

On myös tarpeen pitää lämpötila laitoksessa 30 - 50 astetta mesofiilisten ja termofiilisten bakteerien toiminnan ja niiden osallistumisen varmistamiseksi reaktioon.

Rakennusalan valmistus

Yksinkertaisin biokaasulaitos on kannellinen sekoitettu tynnyri. Tynnyristä tuleva kaasu tulee säiliöön letkun kautta, kanteen tehdään reikä tätä tarkoitusta varten. Tämä rakenne tarjoaa kaasua yhdelle tai kahdelle kaasupolttimelle.

Suurten kaasumäärien saamiseksi käytetään maanpäällistä tai maanalaista bunkkeria, joka on valmistettu teräsbetonista. On suositeltavaa jakaa koko säiliö useisiin osastoihin, jotta reaktio tapahtuisi ajassa.

Säiliö ei ole täysin täytetty massalla, noin 20 prosenttia, muu tila palvelee kaasun kerääntymistä. Kaksi putkea on kytketty säiliön kanteen, yksi johdetaan kuluttajalle ja toinen vesitiivisteeseen - vedellä täytettyyn astiaan. Tämä varmistaa kaasun puhdistuksen ja kuivauksen, korkealaatuinen kaasu toimitetaan kuluttajalle.

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.

Aurinkovoimalan toimintaperiaate kotona

Aurinkovoimalaitos on järjestelmä, joka koostuu paneeleista, invertteristä, akusta ja ohjaimesta. Aurinkopaneeli muuttaa säteilyenergian sähköksi (kuten edellä mainittiin). Tasavirta tulee ohjaimeen, joka jakaa virran kuluttajille (esimerkiksi tietokoneelle tai valaistukseen).Invertteri muuntaa tasavirran vaihtovirraksi ja käyttää useimpia sähköisiä kodinkoneita. Akku varastoi energiaa, jota voidaan käyttää yöllä.

Videon kuvaus

Hyvä esimerkki laskelmista, jotka osoittavat, kuinka monta paneelia tarvitaan autonomisen virtalähteen tuottamiseen, katso tämä video:

Kuinka aurinkoenergiaa käytetään lämmön tuottamiseen

Aurinkoenergiajärjestelmiä käytetään veden lämmitykseen ja kodin lämmitykseen. He voivat tarjota lämpöä (omistajan pyynnöstä) myös lämmityskauden päätyttyä ja tarjota talolle kuumaa vettä ilmaiseksi. Yksinkertaisin laite on metallipaneelit, jotka asennetaan talon katolle. Ne keräävät energiaa ja lämmintä vettä, joka kiertää niiden alle piilotettujen putkien kautta. Kaikkien aurinkojärjestelmien toiminta perustuu tähän periaatteeseen huolimatta siitä, että ne voivat olla rakenteellisesti erilaisia.

Aurinkokeräimet koostuvat:

• varastosäiliö;
• pumppaamo;
• ohjain
• putket;
• varusteet.

Rakennetyypin mukaan erotetaan litteät ja tyhjiökeräimet. Edellisessä pohja on peitetty lämpöä eristävällä materiaalilla ja neste kiertää lasiputkien läpi. Tyhjiökeräimet ovat erittäin tehokkaita, koska lämpöhäviöt pidetään mahdollisimman pieninä. Tämäntyyppinen keräin ei tarjoa vain omakotitalon aurinkolämmitystä - sitä on kätevää käyttää kuumavesijärjestelmiin ja altaiden lämmitykseen.

Aurinkokeräimen toimintaperiaate

Suosituimmat aurinkopaneelien valmistajat

Useimmiten hyllyiltä löytyy Yingli Green Energyn ja Suntech Power Co:n tuotteita.HiminSolar-paneelit (Kiina) ovat myös suosittuja. Niiden aurinkopaneelit tuottavat sähköä myös sateisella säällä.

Aurinkoakkujen tuotannon on myös aloittanut kotimainen valmistaja. Seuraavat yritykset tekevät näin:

• Hevel LLC Novocheboksarskissa;
• "Telecom-STV" Zelenogradissa;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) Moskovassa;
• JSC "Ryazanin metallikeraamisten laitteiden tehdas";
• CJSC "Termotron-zavod" ja muut.

Hintaan sopiva vaihtoehto löytyy aina. Esimerkiksi Moskovassa kodin aurinkopaneelien hinta vaihtelee 21 000 - 2 000 000 ruplaa. Hinta riippuu laitteiden kokoonpanosta ja tehosta.

Aurinkopaneelit eivät aina ole litteitä - on olemassa useita malleja, jotka keskittävät valon yhteen pisteeseen

Akun asennusvaiheet

1. Paneeleiden asentamiseksi valitaan valaistuin paikka - useimmiten nämä ovat rakennusten katot ja seinät. Jotta laite toimisi mahdollisimman tehokkaasti, paneelit asennetaan tiettyyn kulmaan horisonttiin nähden. Myös alueen pimeyden taso otetaan huomioon: ympäröivät esineet, jotka voivat luoda varjon (rakennukset, puut jne.)
2. Paneelit asennetaan erityisillä kiinnitysjärjestelmillä.
3. Sitten moduulit kytketään akkuun, ohjaimeen ja invertteriin ja koko järjestelmä säädetään.

Järjestelmän asennusta varten kehitetään aina henkilökohtainen projekti, jossa otetaan huomioon kaikki tilanteen ominaisuudet: kuinka asennus suoritetaan aurinkopaneelit päällä talon katto, hinta ja ehdot. Työn tyypistä ja laajuudesta riippuen kaikki projektit lasketaan yksilöllisesti. Asiakas hyväksyy työn ja saa sille takuun.

Aurinkopaneelien asennuksen tulee suorittaa ammattilaisten toimesta ja turvallisuustoimenpiteitä noudattaen.

Seurauksena - aurinkoteknologian kehitysnäkymät

Jos maapallolla aurinkopaneelien tehokkainta toimintaa haittaa ilma, joka jossain määrin hajottaa Auringon säteilyä, niin avaruudessa tällaista ongelmaa ei ole. Tutkijat kehittävät hankkeita kiertoradalla 24 tuntia vuorokaudessa toimivista jättiläissatelliiteista, joissa on aurinkopaneeleja. Niistä energia välitetään maahan vastaanottaviin laitteisiin. Mutta tämä on tulevaisuuden kysymys, ja olemassa olevien akkujen osalta panostetaan energiatehokkuuden parantamiseen ja laitteiden koon pienentämiseen.

maalämpö

Tutkimattomia vaihtoehtoisia energialähteitä piilee maapallon suolistossa. Ihmiskunta tietää luonnollisten ilmentymien voiman ja laajuuden. Yhden tulivuoren purkauksen voima on vertaansa vailla mihinkään ihmisen rakentamaan voimalaitokseen.

Valitettavasti ihmiset eivät vieläkään osaa käyttää tätä jättimäistä energiaa hyvään, mutta maan luonnollinen lämpö tai geoterminen energia houkuttelee tutkijoiden huomion, koska se on ehtymätön luonnonvara.

Tiedetään, että planeettamme säteilee vuosittain valtavan määrän sisäistä lämpöä, jota kompensoi isotooppien radioaktiivinen hajoaminen maapallon kuoressa. Geotermisiä energialähteitä on kahta tyyppiä.

Maanalaiset uima-altaat

Nämä ovat luonnollisia altaita, joissa on kuumaa vettä tai höyry-vesi-seosta - hydrotermisiä tai höyry-termisiä lähteitä. Näistä lähteistä saatavat resurssit louhitaan porareikien kautta, jonka jälkeen energia käytetään ihmiskunnan tarpeisiin.

Kivet

Kuumien kivien lämpöä voidaan käyttää veden lämmittämiseen. Tätä varten se pumpataan horisontteihin käytettäväksi edelleen energiatarkoituksiin.

Yksi tämäntyyppisen energian haitoista on sen heikko keskittyminen. Kuitenkin olosuhteissa, joissa sukeltaessa 100 metrin välein lämpötila nousee 30-40 astetta, sen taloudellinen käyttö voidaan varmistaa.

Tämän energian käyttötekniikalla lupaavilla "geotermisillä alueilla" on selviä etuja:

• ehtymättömät varannot;
• ekologinen puhtaus;
• lähteiden kehittäminen ei aiheuta suuria kustannuksia.

Sivilisaation jatkokehitys on mahdotonta ilman uusien teknologioiden käyttöönottoa energia-alalla. Tällä tiellä on vaikeita tehtäviä, joita ihmiskunnan ei ole vielä ratkaistava.

Tämän suunnan kehittäminen on kuitenkin tärkeässä roolissa, ja nykyään on jo olemassa laitteita, joilla voidaan merkittävästi säästää resursseja, joihin perinteiset ja vaihtoehtoiset energialähteet ovat erinomainen vaihtoehto. Tällaisten ideoiden toteuttaminen vaatii kärsivällisyyttä, taitavia käsiä sekä joitain taitoja ja tietoja.

Vaihtoehtoisen energian tyypit

Riippuen energialähteestä, joka muuntamisen seurauksena antaa henkilölle mahdollisuuden vastaanottaa jokapäiväisessä elämässä käytettävää sähkö- ja lämpöenergiaa, vaihtoehtoinen energia luokitellaan useisiin tyyppeihin, jotka määrittävät sen tuotantomenetelmät ja sitä palvelevat laitteistot. Tämä.

Auringon energia

Aurinkoenergia perustuu aurinkoenergian muuntamiseen, jonka tuloksena syntyy sähkö- ja lämpöenergiaa.

Sähköenergian tuotanto perustuu puolijohteissa auringonvalon vaikutuksesta tapahtuviin fysikaalisiin prosesseihin, lämpöenergian tuotanto perustuu nesteiden ja kaasujen ominaisuuksiin.

Sähköenergian tuottamiseksi valmistuu aurinkovoimaloita, joiden perustana ovat piikiteisiin pohjautuvat aurinkoparistot (paneelit).

Lämpölaitteistojen perustana ovat aurinkokeräimet, joissa auringon energia muunnetaan jäähdytysnesteen lämpöenergiaksi.

Tällaisten laitteistojen teho riippuu lämpö- ja aurinkovoimaloihin kuuluvien yksittäisten laitteiden lukumäärästä ja tehosta.

Tuulivoima

Tuulienergia perustuu ilmamassojen kineettisen energian muuntamiseen kuluttajien käyttämäksi sähköenergiaksi.

Tuulivoimaloiden perustana on tuuligeneraattori.Tuuligeneraattorit eroavat toisistaan ​​teknisiltä parametreiltä, ​​mitoiltaan ja rakenteeltaan: vaaka- ja pystysuuntaisella pyörimisakselilla, eri tyypeillä ja lukumäärällä sekä niiden sijainnilla (maa, meri jne.). ).

vesivoima

Vesivoima perustuu vesimassojen liike-energian muuntamiseen sähköenergiaksi, jota myös ihminen käyttää omiin tarkoituksiinsa.

Tämän tyyppisiä kohteita ovat jokiin ja muihin vesistöihin asennettuja eri tehoisia vesivoimalaitoksia. Tällaisissa asennuksissa vesi vaikuttaa veden luonnollisen virtauksen vaikutuksesta tai muodostamalla padon sähköä tuottavan turbiinin siipiin. Vesiturbiini on vesivoimalaitosten perusta.

Toinen tapa saada sähköenergiaa muuntamalla veden energiaa on vuorovesienergian käyttö rakentamalla vuorovesiasemia. Tällaisten laitosten toiminta perustuu meriveden kineettisen energian käyttöön merissä ja valtamerissä aurinkokunnan esineiden vaikutuksesta tapahtuvien vuorovesien aikana.

Maan lämpö

Geoterminen energia perustuu maan pinnan säteilemän lämmön muuntamiseen sekä paikoissa, joissa geotermistä vettä vapautuu (seismiselttisesti vaaralliset alueet) että muilla planeettamme alueilla.

Geotermisten vesien käyttöön käytetään erityisiä laitteistoja, joiden kautta maan sisäinen lämpö muunnetaan lämpö- ja sähköenergiaksi.

Lämpöpumpun avulla voit saada lämpöä maan pinnalta sen sijainnista riippumatta. Hänen työnsä perustuu nesteiden ja kaasujen ominaisuuksiin sekä termodynamiikan lakeihin.

biopolttoainetta

Biopolttoainetyypit eroavat toisistaan ​​valmistustapojen, aggregaatiotilan (nestemäinen, kiinteä, kaasumainen) ja käyttötapojen osalta. Kaikentyyppisiä biopolttoaineita yhdistävä indikaattori on, että niiden tuotannon perustana ovat luomutuotteet, joita prosessoimalla saadaan sähkö- ja lämpöenergiaa.

Kiinteitä biopolttoainetyyppejä ovat polttopuu, polttoainebriketit tai -pelletit, kaasumaiset biokaasu ja biovety ja nestemäiset bioetanoli, biometanoli, biobutanoli, dimetyylieetteri ja biodiesel.

Aurinkovoimaloiden plussat ja miinukset

Edut:

• Aurinkoenergia on uusiutuva energialähde. Samalla se on julkisesti saatavilla ja maksuton.
• Aurinkopaneelit ovat varsin turvallisia käyttää.
• Tällaiset voimalaitokset ovat täysin itsenäisiä.
• Ne ovat taloudellisia ja niillä on nopea takaisinmaksuaika. Tärkeimmät kustannukset aiheutuvat vain tarvittavista laitteista ja vaativat minimaalisia investointeja tulevaisuuteen.
• Toinen erottuva piirre on vakaus työssä. Tällaisilla asemilla ei käytännössä ole virtapiikkejä.
• Ne eivät ole omituisia ylläpidossa ja ovat melko helppokäyttöisiä.
• Myös SPP-laitteille on ominaista pitkä käyttöjakso.

Virheet:

• Energianlähteenä aurinkokunta on erittäin herkkä ilmastolle, sääolosuhteille ja vuorokaudenajalle. Tällainen voimalaitos ei toimi tehokkaasti ja tuottavasti yöllä tai pilvisenä päivänä.
• Alhaisempi tuottavuus leveysasteilla voimakkailla vuodenajoilla. Ne ovat tehokkaimpia alueilla, joilla aurinkoisten päivien määrä vuodessa on lähimpänä 100%.
• Erittäin korkeat ja vaikeapääsyiset laitteet aurinkosähköasennuksiin.
• Tarve puhdistaa paneelit ja pinnat säännöllisesti lialta. Muuten säteily imeytyy vähemmän ja tuottavuus laskee.
• Ilman lämpötilan merkittävä nousu voimalaitoksen sisällä.
• Tarve käyttää maastoa valtavalla alueella.
• Lisävaikeudet laitoskomponenttien, erityisesti valokennojen, hävittämisessä niiden käyttöiän päätyttyä.

Kuten kaikilla teollisuuden aloilla, aurinkoenergian käsittelyssä ja muuntamisessa on vahvuutensa ja heikkoutensa.

On erittäin tärkeää, että edut kattavat haitat, jolloin työ on perusteltua.

Nykyään suurin osa tämän toimialan kehityksestä on suunnattu optimoimaan ja parantamaan olemassa olevien menetelmien toimivuutta ja käyttöä sekä kehittämään uusia, turvallisempia ja tuottavampia.

Aurinkojärjestelmän käytön tarkoituksenmukaisuus

Aurinkojärjestelmä - kompleksi auringon säteilyenergian muuntamiseksi lämpöenergiaksi, joka siirretään myöhemmin lämmönvaihtimeen lämmitys- tai vesijärjestelmän jäähdytysnesteen lämmittämiseksi.

Aurinkolämpölaitteiston tehokkuus riippuu auringon säteilystä - yhden valopäivän aikana vastaanotetusta energiamäärästä 1 neliömetriä kohden pintaa, joka sijaitsee 90°:n kulmassa auringonsäteiden suuntaan nähden. Indikaattorin mittausarvo on kWh / m², parametrin arvo vaihtelee vuodenajan mukaan.

Keskimääräinen auringon paistettavuus lauhkean mannerilmaston alueella on 1000-1200 kWh/neliömetriä (vuosi). Auringon määrä on määräävä parametri aurinkokunnan suorituskykyä laskettaessa.

Vaihtoehtoisen energialähteen avulla voit lämmittää talon, saada kuumaa vettä ilman perinteisiä energiakustannuksia - yksinomaan auringon säteilyllä

Aurinkolämmitysjärjestelmän asentaminen on kallis urakka. Jotta pääomakustannukset oikeuttaisivat itsensä, tarvitaan tarkka järjestelmän laskenta ja asennustekniikan noudattaminen.

Esimerkki. Tulan keskimääräinen aurinkosäteilyn arvo keskikesällä on 4,67 kV / neliömetriä * päivä, edellyttäen, että järjestelmäpaneeli on asennettu 50 ° kulmaan. Pinta-alaltaan 5 neliömetrin aurinkokeräimen teho lasketaan seuraavasti: 4,67 * 4 = 18,68 kW lämpöä päivässä. Tämä tilavuus riittää lämmittämään 500 litraa vettä 17 °C:n lämpötilasta 45 °C:seen.

Kuten käytäntö osoittaa, mökkien omistajat voivat kesällä aurinkoenergiaa käytettäessä siirtyä kokonaan sähkö- tai kaasuvesilämmityksestä aurinkoenergiaan.

Kun puhutaan uusien teknologioiden käyttöönoton suositeltavuudesta, on tärkeää ottaa huomioon tietyn aurinkokeräimen tekniset ominaisuudet. Jotkut alkavat 80 W/neliömetrillä aurinkoenergialla, toiset alkavat 20 W/neliömetrillä

Edes eteläisessä ilmastossa keräinjärjestelmän käyttäminen pelkästään lämmitykseen ei kannata. Jos asennusta käytetään yksinomaan talvella auringon puutteessa, laitteiden kustannuksia ei kateta edes 15-20 vuoden ajan.

Jotta aurinkokompleksia voitaisiin käyttää mahdollisimman tehokkaasti, se on sisällytettävä kuumavesijärjestelmään. Jopa talvella aurinkokeräimen avulla voit "leikata" vedenlämmityksen energialaskuja jopa 40-50%.

Asiantuntijoiden mukaan kotikäyttöön aurinkokunta maksaa itsensä takaisin noin 5 vuodessa. Sähkön ja kaasun hintojen nousun myötä kompleksin takaisinmaksuaika lyhenee

Taloudellisten hyötyjen lisäksi "aurinkolämmityksellä" on lisäetuja:

1. Ympäristöystävällisyys. Vähentyneet hiilidioksidipäästöt. Vuoden ajan 1 neliömetri aurinkokeräimen estää 350-730 kilon kaivosten pääsyn ilmakehään.
2. Estetiikka. Pienen kylpyhuoneen tai keittiön tilaa voidaan säästää tilaa vievistä kattiloista tai kaasuvesilämmittimistä.
3. Kestävyys. Valmistajat väittävät, että jos asennustekniikkaa noudatetaan, kompleksi kestää noin 25-30 vuotta. Monet yritykset tarjoavat jopa 3 vuoden takuun.

Argumentit aurinkoenergian käyttöä vastaan: selvä kausiluonteisuus, riippuvuus säästä ja korkea alkuinvestointi.

Auringon säteilyn numeeriset ominaisuudet

On olemassa sellainen indikaattori kuin aurinkovakio. Sen arvo on 1367 wattia. Tämä on energiamäärä 1 neliömetriä kohti. maapallo. Se on vain noin 20-25 % vähemmän energiaa, joka saavuttaa maan pinnan ilmakehän ansiosta. Siksi aurinkoenergian arvo neliömetriä kohden esimerkiksi päiväntasaajalla on 1020 wattia. Ja otan huomioon päivän ja yön muutoksen, auringon kulman muutoksen horisontin yläpuolella, tämä luku pienenee noin 3 kertaa.

Mutta mistä tämä energia tulee? Tutkijat alkoivat käsitellä tätä asiaa ensimmäisen kerran jo 1800-luvulla, ja versiot olivat täysin erilaisia. Nykyään lukuisten tutkimusten tuloksena tiedetään luotettavasti, että aurinkoenergian lähde on reaktio, jossa 4 vetyatomia muuttuu heliumytimeksi. Tämän prosessin seurauksena vapautuu huomattava määrä energiaa. Esimerkiksi energia, joka vapautuu muunnoksen aikana 1 gr. vety on verrattavissa energiaan, joka vapautuu poltettaessa 15 tonnia bensiiniä.

Lämpöpumput kodin lämmitykseen

Lämpöpumput käyttävät kaikkia saatavilla olevia vaihtoehtoisia energialähteitä. Ne ottavat lämpöä vedestä, ilmasta, maaperästä. Pieninä määrinä tätä lämpöä on siellä myös talvella, joten lämpöpumppu kerää sen ja ohjaa sen talon lämmitykseen.

Lämpöpumput käyttävät myös vaihtoehtoisia energialähteitä - maan, veden ja ilman lämpöä

Toimintaperiaate

Miksi lämpöpumput ovat niin houkuttelevia? Se, että kun olet käyttänyt 1 kW energiaa sen pumppaamiseen, saat pahimmassa tapauksessa 1,5 kW lämpöä, ja menestyneimmät toteutukset voivat antaa jopa 4-6 kW.Ja tämä ei ole millään tavalla ristiriidassa energian säilymisen lain kanssa, koska energiaa ei kuluteta lämmön saamiseksi, mutta ei sen pumppaamiseen. Ei siis epäjohdonmukaisuuksia.

Kaavio lämpöpumpusta vaihtoehtoisten energialähteiden käyttöön

Lämpöpumpuissa on kolme toimintapiiriä: kaksi ulkoista ja ne ovat sisäisiä, sekä höyrystin, kompressori ja lauhdutin. Kaava toimii näin:

• Primääripiirissä kiertää jäähdytysnestettä, joka ottaa lämpöä matalapotentiaalisista lähteistä. Se voidaan laskea veteen, haudata maahan tai se voi ottaa lämpöä ilmasta. Tämän piirin korkein lämpötila on noin 6 °C.
• Sisäinen piiri kierrättää lämmitysainetta, jonka kiehumispiste on erittäin alhainen (tyypillisesti 0 °C). Kuumennettaessa kylmäaine haihtuu, höyry tulee kompressoriin, jossa se puristetaan korkeaan paineeseen. Puristuksen aikana vapautuu lämpöä, kylmäainehöyry kuumennetaan keskilämpötilaan +35°C - +65°C.
• Lauhduttimessa lämpö siirtyy jäähdytysnesteeseen kolmannesta - lämmityspiiristä. Jäähdytyshöyryt kondensoituvat ja tulevat sitten edelleen höyrystimeen. Ja sitten sykli toistuu.

Lämmityspiiri on parasta tehdä lämpimän lattian muodossa. Lämpötilat ovat tähän parhaat. Patterijärjestelmä vaatii liian monta osaa, mikä on rumaa ja kannattamatonta.

Vaihtoehtoiset lämpöenergian lähteet: mistä ja miten saada lämpöä

Mutta suurin vaikeus on ensimmäisen ulkoisen piirin laite, joka kerää lämpöä. Koska lähteet ovat pienipotentiaalisia (lämpöä on vähän pohjassa), tarvitaan suuria alueita keräämään sitä riittävästi. Ääriviivoja on neljää tyyppiä:

• Jäähdytysnesteellä vesiputkiin laitetut renkaat.Vesistö voi olla mitä tahansa - joki, lampi, järvi. Pääehto on, että se ei saa jäätyä läpi edes pahimmissa pakkasissa. Joesta lämpöä ulos pumppaavat pumput toimivat tehokkaammin, seisovassa vedessä siirtyy paljon vähemmän lämpöä. Tällainen lämmönlähde on helpoin toteuttaa - heittää putket, sitoa kuorma. On vain suuri mahdollisuus sattua vahinko.

• Lämpökentät, joiden putket on haudattu jäätymissyvyyden alapuolelle. Tässä tapauksessa on vain yksi haittapuoli - suuret määrät maanrakennustöitä. Meidän on poistettava maa-aine suurelta alueelta ja jopa kiinteään syvyyteen.

• Geotermisen lämpötilojen käyttö. Useita syviä kaivoja porataan ja niihin lasketaan jäähdytyspiirit. Tämän vaihtoehdon hyvä puoli on se, että se vaatii vähän tilaa, mutta kaikkialla ei ole mahdollista porata suuriin syvyyksiin, ja porauspalvelut maksavat paljon. Voit kuitenkin tehdä porakoneen itse, mutta työ ei silti ole helppoa.

• Lämmön poisto ilmasta. Näin toimivat ilmastointilaitteet, joissa on lämmitysmahdollisuus - ne ottavat lämpöä "ulkoilmasta". Jopa nollan miinuslämpötilassa tällaiset yksiköt toimivat, vaikkakaan ei kovin "syvällä" miinuksella - jopa -15 ° C. Tehostaaksesi työn intensiivisyyttä, voit käyttää tuuletuskuilujen lämpöä. Heitä sinne muutama jäähdytysnestettä ja pumppaa lämpöä sieltä.

Lämpöpumppujen suurin haittapuoli on itse pumpun korkea hinta, eikä lämmönkeruukenttien asennus ole halpaa. Tässä tapauksessa voit säästää rahaa tekemällä pumpun itse ja asettamalla myös ääriviivat omin käsin, mutta määrä pysyy silti huomattavana. Etuna on, että lämmitys on edullista ja järjestelmä toimii pitkään.

Erilaisia

Nykyään erilaiset aurinkopaneelit ovat saamassa yhä enemmän suosiota. Ensi silmäyksellä saattaa tuntua, että kaikki aurinkomoduulit ovat samoja: suuri määrä yksittäisiä pieniä aurinkokennoja on kytketty toisiinsa ja peitetty läpinäkyvällä kalvolla. Mutta todellisuudessa kaikki moduulit eroavat teholtaan, rakenteeltaan ja koosta. Ja tällä hetkellä valmistajat ovat jakaneet aurinkojärjestelmät kahteen päätyyppiin: pii ja kalvo.

Kotitalouskäyttöön asennetaan aurinkopaneeleja, joissa on silikonivalokennot. Ne ovat markkinoiden suosituimpia. Joista voidaan myös erottaa kolme tyyppiä - nämä ovat monikiteisiä, yksikiteisiä, ne on jo kuvattu yksityiskohtaisemmin artikkelissa, ja amorfiset, joita käsittelemme yksityiskohtaisemmin.

Amorfiset - valmistetaan myös piin pohjalta, mutta lisäksi niillä on myös joustava elastinen rakenne. Mutta niitä ei ole valmistettu piikiteistä, vaan silaanista - toinen nimi piivedylle. Amorfisten moduulien ominaisuuksista voidaan huomata erinomainen tehokkuus jopa pilvisellä säällä ja kyky toistaa mitä tahansa pintaa. Mutta tehokkuus on paljon pienempi - vain 5%.

Toinen aurinkopaneelityyppi - kalvo - valmistetaan useiden aineiden pohjalta.

• Kadmium - tällaiset paneelit kehitettiin viime vuosisadan 70-luvulla ja niitä käytettiin avaruudessa. Mutta nykyään kadmiumia käytetään myös teollisuus- ja kotimaisten aurinkovoimaloiden tuotannossa.
• Moduulit perustuvat puolijohteisiin CIGS - kehitetty kupariselenidistä, indiumista ja ovat kalvopaneeleja. Indiumia käytetään laajalti myös nestekidenäyttöjen valmistuksessa.
• Polymeeri - käytetään myös aurinkokalvomoduulien valmistuksessa. Yhden paneelin paksuus on noin 100 nm, mutta hyötysuhde pysyy 5 %:n tasolla. Mutta plussista voidaan todeta, että tällaisilla järjestelmillä on edullinen hinta ja ne eivät päästä haitallisia aineita ilmakehään.

Mutta myös nykyään markkinoilla on vähemmän tilaa vieviä kannettavia malleja. Ne on erityisesti suunniteltu käytettäväksi ulkoiluun. Usein tällaisia ​​aurinkopaneeleja käytetään kannettavien laitteiden lataamiseen: pieniä laitteita, matkapuhelimia, kameroita ja videokameroita.

Kannettavat moduulit on jaettu neljään tyyppiin.

• Vähätehoinen - anna vähimmäislataus, joka riittää matkapuhelimen lataamiseen.
• Joustava - voidaan taittaa rullalle ja sillä on pieni paino, johtuen tästä sekä suuresta suosiosta turistien ja matkailijoiden keskuudessa.
• Kiinnitetty alustalle - niillä on paljon suurempi paino, noin 7-10 kg, ja vastaavasti ne antavat enemmän energiaa. Tällaiset moduulit on erityisesti suunniteltu käytettäväksi pitkän matkan automatkoilla, ja niitä voidaan käyttää myös osittain itsenäiseen energian syöttämiseen maalaistaloon.
• Universaali - välttämätön retkeilyyn, laitteessa on useita sovittimia eri laitteiden samanaikaiseen lataamiseen, paino voi olla 1,5 kg.

Sopiiko tavalliseen kotiin

• Kotitalouskäyttöön aurinkoenergia on lupaava energiamuoto.
• Asuinrakennusten sähköenergian lähteenä käytetään aurinkovoimaloita, joita tuottavat teollisuusyritykset Venäjällä ja ulkomailla. Asennuksia myönnetään eri tehoilla ja täydellisenä sarjana.
• Lämpöpumpun käyttö - tarjoaa asuinrakennukselle kuumaa vettä, lämmittää altaan veden, lämmittää jäähdytysnesteen lämmitysjärjestelmässä tai ilmaa tilojen sisällä.
• Aurinkokeräimet - voidaan käyttää kodin lämmitys- ja käyttövesijärjestelmissä. Tehokkaammat, tässä tapauksessa tyhjiöputkikeräimet.