В России наблюдается ежегодное увеличение коммунальных платежей за электричество и отопление. Для сокращения затрат становится целесообразным применение альтернативных источников энергии в домашних условиях. Если говорить более конкретно, можно учесть «возможность использования альтернативных источников энергии для дома».
Основные альтернативные источники энергии для дома
Получили распространение следующие три вида источников альтернативной энергии для частных домов:
- солнечные батареи;
- ветроэнергетические установки;
- тепловые насосы.
Указанные источники обладают рядом преимуществ и недостатков. Они наиболее эффективны, когда используются комплексно. Но и при использовании по отдельности такие источники энергии позволяют существенно экономить на коммунальных платежах.
Применение энергии солнца
Солнечная энергия как альтернативный источник энергии используется давно. Для выработки электроэнергии с помощью нее применяются солнечные батареи.
Они представляют собой панели, состоящие из 4 элементов:
- сама солнечная панель;
- аккумуляторы;
- контроллер;
- инвертор.
Солнечная панель – это устройство, состоящее из элементов, которые соединены между собой. С помощью панели свет солнца преобразуется в поток электронов. От аккумуляторов зависит мощность устройства. Для нормальной работы солнечной батареи зачастую требуется порядка десяти аккумуляторов.
Контроллер необходим для хорошей зарядки аккумуляторов. Это приспособление предназначено для того, чтобы аккумуляторная батарея не перезаряжалась повторно. При помощи инвертора обеспечивается преобразование солнечной энергии в ток. Если при помощи аккумуляторов создается ток низкого напряжения, то благодаря инвертору этот ток преобразуется в выходную мощность. Обычно для частного дома требуется инвертор мощностью от 3 до 5 кВт.
Солнечные батареи в альтернативной энергетике применяются часто. Но при этом они имеют ряд особенностей. Среди них:
- невозможность выработки тока высокого напряжения;
- дороговизна;
- невысокий коэффициент полезного действия;
- низкая мощность.
Солнечные батареи бывают вакуумными трубчатыми и плоскими. Первые состоят из трубок-колб. В них имеется двойное стекло. Из трубок предварительно выкачивается воздух. Снаружи колба покрыта отражающим составом. Он позволяет поглощать энергию солнца, но не дает ей выйти наружу. Внутри трубки имеется теплоноситель. В плоских солнечных батареях имеется абсорбирующая пластина. Она поглощает солнечную энергию и передает ее специальному жидкому носителю.
Указанные альтернативные источники энергии для дома рекомендуется устанавливать с его южной стороны. Они должны крепиться под наклоном (летом под углом в 300 по отношению к горизонту, зимой – в 700). Солнечные батареи должны располагаться на плоской поверхности и желательно на крыше дома.
Ветроэнергетические установки
Главным элементом таких устройств является мачта с несколькими лопастями. Она называется ветрогенератором.
Элементами данного альтернативного источника энергии для дома выступают:
- сам генератор, вырабатывающий переменный ток;
- инвертор, с помощью которого постоянный ток обратно превращается в переменный;
- батареи, накапливающие электрическую энергию;
- лопасти, приходящие в движение от ветра;
- контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный (необходим для зарядки батарей);
- мачта, поднимающая лопасти до нужной высоты.
Именно генератор вместе с лопастями выступают базовыми компонентами ветрогенератора. Остальные являются дополнительными приспособлениями, обеспечивающими нормальную работу системы. За счет ветра электричество начинает накапливаться на аккумуляторных батареях. Ток, проходя через инвертор, поступает в дом.
Ветер, как альтернативная энергия, нестабилен. Работа установки напрямую зависит от его наличия. Сам процесс установки ветрогенератора отличается сложностью. Такое устройство дорого стоит. Нормальное функционирование указанного источника энергии также зависит от рельефа местности, на которой он установлен. Работа ветрогенератора зависит от средних показателей скорости ветра в регионе, количества ветреных дней в течение года. Устройство постоянно нуждается в качественном обслуживании. Особенно часто требуется проверять работу лопастей.
Ветрогенератор рекомендуется устанавливать на открытой местности. Там значительно выше скорость ветра. Мачта, расположенная как можно выше, будет способствовать большей выработке энергии устройством. Но при этом для фундамента ветрогенератора понадобится больше бетона.
Тепловые насосы как альтернативные источники энергии для дома
Данные устройства используют энергию земли, воды, а также воздуха. Для генерации энергии применяются тепловые насосы. Они бывают нескольких типов.
Стандартное устройство состоит из следующих компонентов:
- Контуры. Их может быть три. Во внешнем контуре находится теплоноситель. Последний берет тепло из воды и воздуха. Теплоноситель особенно эффективно использует энергию земли как альтернативный источник энергии. В таком контуре температура максимум достигает 60С. Во внутреннем контуре также находится теплоноситель. При этом у него низкая температура кипения.
- Испаритель. В указанный элемент теплового насоса попадает хладагент. После этого он испаряется.
- Компрессор. В данный элемент конструкции попадает пар из испарителя. В компрессоре происходит сжатие пара до высокого давления. Следствием процесса является выделение тепла. Пар в компрессоре может разогреться до 650С.
- Конденсатор. В данном элементе насоса теплоноситель из контура получает тепло. Пар начинает конденсироваться, после чего поступает в испаритель. Затем происходит повторение всего цикла.
При использовании тепловых насосов энергия расходуется на перекачку тепла.
Другие альтернативные источники энергии
Эффективно использовать тепловые генераторы. Такие устройства работают от котлов и дровяных печей. Генератор способен производить свыше 140 кВт/ч электрической энергии. Такие устройства рекомендуется устанавливать в домах, где имеются газовые котлы. При этом тепловые генераторы отличаются высокой ценой.
Альтернативную энергию для дома могут вырабатывать такие современные источники энергетики, как мини-гидроэлектростанции. Их можно проектировать в тех случаях, если дом расположен рядом с крупной рекой, поток воды в которой широк. Также для нормального функционирования мини-гидроэлектростанции необходимо, чтобы вода в водоеме имела высокую скорость течения.
Еще одним вариантом являются биогазовые установки. Такие устройства вырабатывают газ из продуктов жизнедеятельности животных. Он образуется в результате брожения навоза.
Биогазовые установки позволяют получать двойную выгоду. Помимо обеспечения дома биогазом, хозяин получает удобрения, которые можно использовать в сельском хозяйстве. Биогазовые установки являются готовым решением для создания источника альтернативной энергии своими руками.
Альтернативная энергия для частного дома — видео
Какие преимущества и недостатки имеют альтернативные источники энергии?
Альтернативные источники энергии имеют ряд преимуществ и недостатков.
Преимущества альтернативных источников энергии:
-
Экологически чистые: альтернативные источники энергии не загрязняют окружающую среду, в отличие от традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь.
-
Возобновляемые: альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, являются возобновляемыми, то есть их можно использовать бесконечное количество раз без исчерпания ресурсов.
-
Экономически выгодны: хотя установка и поддержание альтернативных источников энергии может быть дорогой в начале, они могут значительно сэкономить деньги в будущем, так как не требуют покупки топлива и обслуживания, которые необходимы для традиционных источников энергии.
-
Децентрализованные: альтернативные источники энергии могут быть установлены по всей территории, что позволяет создавать небольшие энергетические системы на местах, что уменьшает зависимость от централизованных систем электроснабжения.
Недостатки альтернативных источников энергии:
-
Неустойчивость: альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, зависят от погодных условий, что может привести к нестабильности в поставках электроэнергии.
-
Ограниченность: не все виды альтернативных источников энергии могут быть использованы везде, например, гидроэнергия требует наличия рек или водохранилищ.
-
Высокая стоимость: хотя альтернативные источники энергии могут сэкономить деньги в будущем, установка их оборудования может быть дорогой, что может затруднить доступность для некоторых людей.
-
Возможные негативные воздействия на окружающую среду: некоторые альтернативные источники энергии могут имет
- Уменьшение экологического влияния: использование альтернативных источников энергии, таких как солнечные батареи или ветряные турбины, может снизить выбросы вредных веществ в атмосферу и уменьшить зависимость от нефти и газа.
- Долгосрочная экономия: инвестирование в альтернативные источники энергии может позволить снизить затраты на энергию в долгосрочной перспективе, так как некоторые типы альтернативных источников энергии могут производить энергию постоянно и бесплатно после начальных инвестиций.
- Уменьшение зависимости от поставщиков энергии: использование альтернативных источников энергии может уменьшить зависимость от традиционных поставщиков энергии, что может быть особенно полезно в регионах с ограниченным доступом к газу и нефти.
- Недостатки:
- Высокие начальные затраты: вложения в альтернативные источники энергии могут быть очень высокими, особенно при установке оборудования, такого как солнечные батареи или ветряные турбины.
- Непостоянность: некоторые типы альтернативных источников энергии, такие как солнечные батареи и ветряные турбины, могут не производить энергию постоянно и не могут быть использованы как основной источник энергии.
- Проблемы с хранением: в некоторых случаях может потребоваться хранение избытка произведенной энергии для использования в периоды, когда источник энергии недоступен, например, в ночное время или во время безветрия. Это может требовать дополнительных инвестиций в оборудование для хранения энергии.
- Воздействие на окружающую среду: в некоторых случаях, строительство и эксплуатация альтернативных источников энергии может иметь отрицательное воздействие на окружающую среду, например, в случае дамб для гидроэлектростанций или установок для производства биогаза.
Н
Видео. Альтернативная энергетика. Разбираем возобновляемые источники энергии
