Простые роботы на альтернативных источниках энергии

Содержание

Альтернативные источники энергии

Простые роботы на альтернативных источниках энергии

Когда запасы традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь, неумолимо уменьшаются и их стоимость достаточно высока, а использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, все большее количество стран в своей энергетической политике, обращают свои взоры в сторону альтернативных источников энергии.

Что это такое

Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд.

К таким источникам относятся энергия ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также биотопливо, получаемое из биологической массы животного и растительного происхождения.

Виды альтернативной энергетики

В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.

Энергия солнца

Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.

Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.

Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.

Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Энергия ветра

Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор. Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).

Сила воды

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.

К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Тепло земли

Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.

Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.

Тепловые насосы различаются по мощности и своей конструкции, зависящей от первичного источника энергии, определяющей их тип, это системы: «грунт-вода» и «вода-вода», «воздух-вода» и «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух», «фреон-вода» и «фреон-воздух».

Биотопливо

Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.

Плюсы и минусы использования

Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.

Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плисы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:

  • Плюсами использования являются:
  • Возобновляемость альтернативных источников энергии;
  • Экологическая безопасность;
  • Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
  • Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
  • Минусы использования:
  • Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
  • Низкий КПД установок;
  • Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
  • Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.

Альтернативные источники энергии в России

В нашей стране, как и во многих технически развитых странах мира, использованию альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Это обусловлено большими территориями, на которых и в настоящее время нет централизованных источников энергии, а также общемировой тенденцией, связанной с борьбой за экологию планеты и экономией традиционных видов топлива.

В разных регионах страны получили развитие разные виды альтернативной энергетики. Это связано с географическим положением и возможностью использования того или иного первичного источника получения энергии.

Солнечная энергетика

Солнечные электростанции в настоящее время, получают все большее распространение среди различных слоев населения, как альтернативный или резервный источник электрической и тепловой энергии.

В промышленных масштабах, данный вид энергетики, также присутствует в нашей стране.

Общая установленная мощность солнечных электростанций превышает 400,0 МВт, из них наиболее крупными являются:

  • Орская им. А. А. Влазнева, установленной мощностью 40,0 МВт в Оренбургской области;
  • Бурибаевская, мощностью 20,0 МВт и Бугульчанская, мощностью 15,0 МВт, в Республике Башкортостан;
  • На полуострове Крым функционирует более десяти солнечных электростанций мощностью 20,0 МВт каждая.

На стадии разработки проектной документации и различных этапах строительства, находятся более 50 объектов солнечной генерации, расположенных в различных регионах, от Дальнего Востока и Сибири, до центральных и южных областей нашей страны.

Общая мощность проектируемых и строящихся объектов составляет более 850,0 МВт.

Ветровая энергетика

Ветровые энергетические установки, работающие для получения электрической энергии в промышленных масштабах, также существуют на территории нашей страны, хотя их доля, в общей мощности энергетической системы, значительно ниже, чем солнечных электростанций.

Общая установленная мощность ветровых генераторов составляет немногим больше 100,0 МВт, из них наиболее мощные, это:

  • Зеленоградская ветровая установка, мощностью 5,1 МВт, расположенная в Калининградской области;
  • Останинская (25,0 МВт), Тарханкутская (22,0 МВт) и Сакская (20,0 МВт) – на полуострове Крым.

На стадии проектирования и строительства, находятся 22 ветровые энергетические установки, общей мощностью более 2500,0 МВт.

Гидроэнергетика

Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ.

Суммарная установленная мощность гидроэлектростанций, на начало 2017 года, составляет 48085,94 МВт, а их количество – 191объект генерации, различной мощности и конструкции.

Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии. В Мурманской области со второй половины ХХ века работает Кислогубская приливная электростанция, которая в 2007 году была реконструирована и в настоящее время, ее установленная мощность составляет 1,7 МВт.

В настоящее время ведется разработка экономического обоснования и проектной документации по строительству подобных станций в Охотском (Пенжинская и Тугурская ПЭС) и Белом (Мезенская) морях.

Геотермальная энергетика

Энергия недр нашей планеты, ее тепло, широко используется в ряде стран, где присутствует вулканическая деятельность. В нашей стране, этот вид энергетики, в силу ее особенностей, распространен на Дальнем Востоке.

В настоящее время успешно работает 5 геотермальных электрических станций установленной мощностью 80,1 МВт, три из которых расположены на Камчатке (Мутновская, Паужетская и Верхне-Мунтовская) и по одной на островах Кунашир (Менделеевская) и Итуруп (Океанская).

Использование биотоплива

Данный вид энергоресурсов не так широко распространен, как традиционные виды топлива или гидроэнергетика. Тем не менее, в связи с тем, что в нашей стране развита лесная и деревообрабатывающая промышленности и большие территории заняты выращиванием сельскохозяйственных культур, то и на этот вид энергетики обращается все большее внимание.

Последние годы построено большое количество заводов по переработке отходов древесины, из которых изготавливаются топливные брикеты и гранулы (пеллеты). Брикеты и пеллеты, в свою очередь, используются в качестве топлива для различного типа котлов в результате сжигания которых, вырабатывается тепловая и электрическая энергии.

Из отходов сельскохозяйственных культур производится биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.

Данный вид топлива не получил широкого распространения в нашей стране, но тем не менее перспективы его развития, достаточно обширны и успешны.

Использование для частного дома

Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.

Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.

Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.

Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.

Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.

Можно ли сделать своими руками в домашних условиях

При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд, как в виде электрической, так и тепловой энергии.

Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики, так для:

  • Солнечных электростанций – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, используя фотоэлементы заводского производства, а также собрать контроллер заряда и инвертор, являющиеся элементами таких установок.
  • Ветровых установок – также, как и для солнечных станций, электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются достаточно просто с использованием существующих электрических схем и из элементов заводского производства. Самый важный элемент, ветрогенератор – можно изготовить из имеющихся запасных частей и материалов.
  • Микро ГЭС – изготовить и смонтировать может каждый, если есть река или водоем, где можно соорудить плотину. Конструкция и вид гидротурбины, зависят от типа водоема и рельефа местности.
  • Биогазовую установку – создать не составит труда любому сельскому жителю, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу ее брожения.

Источник: https://alter220.ru/news/alternativnye-istochniki-energii.html

Примеры использования альтернативной энергии в виде готовых решений и устройств своими руками

Простые роботы на альтернативных источниках энергии

Запасы углеводородов на нашей планете рано или поздно закончатся. Даже с учётом внедрения различных технологий по их экономии, истощение запасов угля, нефти и газа не за горами. Стоимость энергоносителей растёт и люди понимают, что о сохранности своего бюджета позаботиться могут только они сами. Поэтому обращают внимание на альтернативные источники энергии.

Кроме того, интерес к альтернативной энергетике вызывается и банальным отсутствием в некоторых местах «благ цивилизации» в виде газа и электроэнергии. Часто получается так, что подвод электричества или газа в некоторые населённые пункты экономически не оправдан, а за свой счёт жители этого сделать не могут.

Поэтому владельцы частных домов делают своими руками или приобретают различные установки для получения тепла и электричества. Ведь энергия содержится в солнечном свете, ветре, недрах Земли, приливах и отливах. Кроме того, используют разницу температур, энергию падающей воды и прочие источники альтернативной энергии.

В этом материале мы поговорим о разных интересных установках в области альтернативной энергетики, сделанных своими руками.

 

Готовые решения для использования альтернативной энергии

Как вы знаете, окружающая природа полна энергии. Наверняка, все слышали о том, что можно достаточно эффективно использовать солнечный свет, ветер, приливов, отлив и другие возобновляемые источники энергии. Причём эту энергию можно использовать в масштабах целой страны, а можно только для обеспечения энергией частного дома или дачи.

Ниже приведены некоторые примеры установок, позволяющих преобразовывать альтернативную энергию в свет и тепло:

  • Солнечная панель;
  • Установка для получения биогаза;
  • Тепловой насос;
  • Ветряной генератор.

Если у вас есть в наличии свободные средства, то можно приобрести такие установки и оплатить монтаж. Благодаря наличию устойчивого спроса на такие установки производители за рубежом и в России наладили выпуск подобной продукции. Но если вы ограничены в средствах, то можно попробовать сделать такие установки своими руками.

Давайте разберём некоторые примеры.
Вернуться
 

Тепловой насос

Принцип действия всех разновидностей тепловых насосов базируется на циклах Карно. Установка представляет собой холодильник. В процессе работы он забирает низкопотенциальную энергию при её охлаждении.

А затем проводит её преобразование в тепловую энергию с высоким потенциалом. В роли окружающей среды могут выступать воздух, земля, вода. Эти вещества в любой момент содержат определённое количество тепла.

В состав теплового насоса входят следующие основные узлы:

  • Наружный контур, в котором находится природный теплоноситель;
  • Внутренний контур, заполненный водой;
  • Компрессор;
  • Испаритель;
  • Конденсатор.

Как и в бытовом холодильнике в таких системах используется фреон. Наружный контур, как правило, погружают в скважину с водой или просто в водоём на поверхности. Есть варианты, когда наружный контур закапывается в землю. Но это дорого стоит и не всегда можно осуществить.

Тепловой насос

Существуют готовые решения тепловых насосов, а есть те модели, которые делаются своими руками. Как сделать это устройство для использования альтернативной энергии своими руками? Для начала нужно найти компрессор. Если есть старый кондиционер или холодильник, можно снять с них. Мощность, требуемая на нагрев, составляет до 10 кВт.

Коллектор теплового насоса может быть установлен как горизонтально, так и вертикально. Второй вариант используется, если места недостаточно. Тогда делается бурение несколько скважин, в которые и опускается контур.

Если расположение горизонтальное, то коллектор закапывается в землю примерно на 1,5 метра. Теплообменник в воде делается тогда, когда обогреваемое жильё находится у берега природного водоёма. Для конденсатора потребуется ёмкость объёмом 120─140 литров.

В неё помещается змеевик из меди, где циркулирует фреон.

Испаритель может быть выполнен их пластиковой ёмкости того же объёма, что и конденсатор. В него вставляется медный змеевик, который совмещается через компрессор с тем, что находится в конденсаторе.

При изготовлении системы своими руками патрубок для испарителя обычно выполняется из куска канализационной трубы. С помощью патрубка выполняется регулирование поступления воды. Испаритель опускают в водоём.

При его обтекании вода запускает процесс испарение фреона. Тот, в свою очередь, поднимается наверх в конденсатор. Там он отдаёт тепловую энергию воде, в которой находится змеевик.

Эта вода обогревает дом, циркулируя в отопительной системе.

Стоит отметить, что температура воды в водоёме не столь важна. Главное, чтобы она там была постоянно. Если насос спроектирован и смонтирован правильно, то может обогревать дом зимой. Даже если температура воды в водоёме будет очень низкой. Летом тепловой насос может выступить в роли кондиционера для охлаждения помещения.

Вернуться
 

Солнечные батареи

Это, пожалуй, наиболее распространённый вариант использования альтернативной энергии. В этом случае источников альтернативной энергии является солнечный свет, а преобразуется он в электрический ток. Принцип работы солнечной батареи можно посмотреть по ссылке.

Солнечная батарея

Солнечные батареи предлагаются в составе готовых решений и их можно изготовить своими руками. Если это установки фабричного производства, то, как правило, в комплекте идёт контроллер, инвертор, иногда аккумуляторы, необходимые провода и крепёж. Хотя можно встретить немало предложений, когда солнечные панели продаются отдельно.

Что касается изготовления солнечных батарей своими руками, то для многих это занятие стало настоящим хобби. Иногда даже проводятся выставки по тематике использования альтернативной энергии. На них энтузиасты показывают солнечные батареи, которые сделали своими руками.

Для самостоятельного изготовления гелиопанелей нужно купить фотоэлементы (на моно или поликристаллах) и спаять их в последовательную цепь. Количество элементов определяется требуемым напряжением и мощностью на выходе батареи. Изготовить фотоэлементы своими руками не получиться. Технология сложная и реализовать её можно лишь в фабричных условиях.

Итак, что необходимо сделать по шагам:

  • Спаять в последовательную цепь фотоэлементы;
  • Закрепить их на стеле, поликарбонате или другом материале, пропускающем солнечный свет. Исполнение бывает разным. Фотоэлементы располагаются между стёклами, а стыки изолируются. Иногда элементы просто закрепляют на стекле защитной автомобильной плёнкой;
  • Изготовить корпус для батареи из алюминиевых уголков;
  • Установить панель с фотоэлементами в корпус;
  • Соединить панель с другими элементами гелиосистемы.

Подробнее об изготовлении солнечной батареи своими руками читайте по указанной ссылке.

Что касается типа фотоэлементов, то монокристаллические считаются более эффективными, чем поликристаллические. Они способны хорошо улавливать рассеянный солнечный свет, что важно в условиях пасмурной погоды.

Хотя есть мнение специалистов, что для эффективности работы солнечной батареи гораздо важнее равномерность свойств фотоэлементов, чем их тип.

В любой случае, на практике удаётся добиться КПД солнечной панели не более 15─17%.

Вернуться
 

Установка для синтеза биогаза

Биогаз представляет собой чистый вид топлива, получаемый без ущерба для окружающей среды. Технология его получения основывается на деятельности анаэробных бактерий. В качестве сырья для синтеза биогаза используются пищевые отходы.

Установка для синтеза биогаза

Отходы как жидкие, так и твёрдые помещаются в ёмкость. Это должна быть герметичная ёмкость, которая оснащена шнеком. Он используется для перемешивания этой массы. Кроме того, должны быть предусмотрены:

  • Вход для загрузки отходов;
  • Выход для остатков отходов, которые не были переработаны;
  • Патрубок для отвода газа.

Герметичность установки должна быть проведена особенно тщательно. Если газ из ёмкости планируется отбирать периодически, то нужно предусмотреть специальный клапан. С его помощью вы сможете сбросить избыточное давление, если необходимо. При разложении биологических отходов в этой установке выделяется сероводород и метан, в составе которых присутствует углекислота.

Вообще, создание установки для синтеза биогаза своими руками непростая задача. Обычно на практике используются готовые решения, но некоторые умельцы самостоятельно делают такие установки для получения альтернативной энергии. Для этого следует решить несколько задач, изложенных ниже:

  • Нужно обустроить место для ёмкости. Её объём выбирается исходя из того, сколько будет одновременно перерабатываться отходов. Чтобы обеспечить эффективную работу установки, нужно заполнить её на 2/3. Сама ёмкость может быть из металла или из бетона. Что касается производительности, то 100 м3 газа получаются из 1 тонны пищевых отходов;
  • Организовать подогрев. Для ускорения процесса ёмкость с отходами должна подогреваться. Здесь может быть несколько вариантов. К примеру, змеевик вокруг ёмкости или ТЭН под ёмкостью. Анаэробные бактерии становятся активными при нагреве до определённой температуры. Поэтому обогрев необходим;
  • Автоматика. Обогрев должен включаться, когда загружается новая партия отходов и выключаться при достижении определённой температуры;
  • Нужен газовый электрогенератор для преобразования полученного биогаза;
  • Следует организовать сбор отработанного сырья отходов. Эти отходы можно использовать для удобрения на садовых грядках.

Такие установки для генерации биогаза применяются в США и Китае в различных частных хозяйствах и на фермах. Здесь основная проблема в том, чтобы организовать беспрерывное получение биогаза. А для этого потребуется постоянный поток пищевых отходов или навоза.

Вернуться
 

Ветряной генератор

Ещё в далёком прошлом наши предки стали использовать ветряные мельницы. Чего-то принципиального в таких устройствах не изменилось. Только теперь энергия ветра используется не для получения муки, а для выработки электрического тока.

Привод от лопасти передаётся на генератор, и он преобразует энергию вращения в электрический ток. Есть немало готовых решений «ветряков», но ещё больше их изготавливается своими руками.

Такие установки для использования альтернативной энергии являются самыми популярными для самостоятельного изготовления после солнечных батарей.

Ветряной генератор

Чтобы изготовить ветрогенератор своими руками, потребуются:

  • Генератор;
  • Высокая башня;
  • Накопительный аккумулятор;
  • Лопасти.

Кроме того, нужно организовать хотя бы элементарную схему управления ветряным генератором для получения и накопления электричества. Сооружение башни и вращающихся лопастей является не очень сложным. Для этого нужно только немного соображать в механике и подобрать нужные материалы. А вот с генератором несколько сложнее.

Если есть лишние деньги, то можно купить уже готовый генератор с необходимыми характеристиками. Однако умельцы предлагают использовать для этого мотор от старой стиральной машинки. Его переделывают в генератор с использованием неодимовых магнитов.

Работа по переделке непростая. Места в виде углублений под магниты делаются путём расточки ротора двигателя на токарном станке. В полученные углубления магниты приклеиваются на суперклей. После этого ротор заворачивается в бумагу, а пространство между магнитами заливается «эпоксидкой». После высыхания бумага удаляется и проводится шлифование поверхности ротора «наждачкой».

Учтите, чтобы устранить залипание магнитов, их нужно расположить под небольшим наклоном. В этом случае, когда ротор будет вращаться, на магнитах будет возникать разность потенциалов. Тогда с клемм снимается электрический ток.

Источник: http://akbinfo.ru/alternativa/alternativnaja-jenergija-gotovye-reshenija-svoimi-rukami.html

Разнообразие альтернативных источников энергии

Простые роботы на альтернативных источниках энергии

15 сентября 2015

Источник: http://www.mirprognozov.ru/prognosis/science/otkuda-vzyat-alternativnuyu-energiyu/ru

В качестве альтернативных источников энергии чаще всего рассматривают солнечное излучение, ветер и биотопливо. Между тем ученые и изобретатели  находят источники энергии повсюду. Потенциальными энергетическими ресурсами являются, например,  радиоволны в атмосфере, мчащиеся машины и даже гуляющие на улице люди, да и у самой планеты Земля колоссальный запас энергии.

Что такое эффект Казимира?

Идея ученых о получении электроэнергии из «ничего», кажется пока фантастической, но, на самом деле, ее можно реализовать.

Для того, чтобы осуществить ее, нужно научиться использовать силу пространства, которую открыл Хендрик Казимир, физик из Дании.

Эффект Казимира основан на том, что пространство никогда не пустует на квантовом уровне. Квантовые частицы наполняют даже абсолютный вакуум.

Если в вакуум помещают две параллельные зеркальные незаряженные пластинки, они сдвинутся относительно друг друга, потому что ведь их атакуют частицы. Физики уже смогли в точности измерить эффект Казимира. Выяснилось, что в одном кубическом метре вакуума находится 10114 джоулей. Заметим, что в кубометре ядерного топлива в 96 раз меньше энергии — 1018 джоулей.

В отличии от атомной энергии, которая получается в результате сложных реакций, невероятно мощную квантовую энергию можно получать без опасных АЭС. Для ее получения требуется создать эффект резонанса, Александр Кушелев, российский физик, полагает, что данный источник энергии станет доступным уже через двадцать лет.

Полезен каждый шаг

А могут ли автомобильные магистрали с мчащимися по ним миллионами машин стать источником для получения энергии? Именно это вопрос пытается решить Гарри Хендерсон, инженер, работающий в компании «Гравитейшен Системс», которая находится в Нью-Йорке.

Его предложение заключается в монтаже специальных помп в автомагистралях, предполагается, что это будут прикрытые металлическими пластинами резервуары с жидкостью.

Машина, проезжая по автомагистрали, будет прогибать пластину, а жидкость, выплескиваясь под давлением, из резервуара будет попадать в турбину, и приводить ее в действие.

Как подсчитал Хендерсон, если по паре таких помп будет проезжать за день только десять процентов автомобилей от всего количества, то энергии выработается на три гигаватта. Этого вполне хватит на то, чтобы осветить ночью саму автомагистраль.

Использовать для производства энергии можно и коров, если продавать фермерам подобные помпы. Если размещать их в стойлах и на пастбищах, энергию для содержания фермы можно получать почти даром.

Ту же работу могут выполнять и люди, достаточно разместить в залах супермаркетов помпы Хендерсона, и каждый посетитель магазина станет источником более двух киловатт энергии.

Энергия радиоволн

Не все помнят сегодня о детекторных приемниках, которые работали без батареек. Энергия для них аккумулировалась в большой катушке принимаемыми радиоволнами. Эти же волны можно использовать для получения энергии в бытовых целях.

Сотрудник американской компании «Энерджи Системс» Брайан Берланд разработал специальные антенны, которые способны поглощать энергию света и радиоволн.

Ученый создал радиосолнечные батареи, которые аккумулируют электромагнитную энергию из широкого диапазона доступных частот.

Аппарат Берланда работает с коэффициентом полезного действия в 90 процентов, в отличие от солнечных батарей, КПД которых только 20 процентов.

В Калифорнийском университете в Беркли работает изобретатель Шад Раунди, который намерен получить электроэнергию из вибраций, окружающих нас.

Он говорит, что практически все, что может быть источником энергии: кухонные комбайны и посудомоечные машины, кондиционеры и промышленные агрегаты, и многое другое.

Он трудится над созданием устройства, которое будет преобразовывать энергию, вибрирующей при работе, бытовой техники, а затем эта энергия будет питать саму технику.

Холод атмосферы

В промышленных масштабах служить человечеству может холод. Такой вывод сделали российские ученые В. Кузьминов и Б. Берковский.

Их идея заключается в получении энергии из разницы в температурах холодного воздуха и проточной речной воды.

Удобнее всего использовать аппарат для получения энергии, размещенный в устьях больших рек, реки должны впадать Северный Ледовитый океан (например, Обь, Лена или Енисей).

Холодный период в регионах около вышеперечисленных рекдлится около девяти месяцев. Средняя температура воздуха в холода достигает минус 26 градусов по Цельсию, а температура воды подо льдом выше — плюс 10 градусов по Цельсию. Очень интересно, что узлы тепловых океанических электростанций уже существуют и успешно используются в самых разных областях промышленности.

Тепло от Земли

Посещавшие Исландию туристы говорят, что они как будто оказывались на другой планете. Действительно, пейзаж у многих мест этой сказочной страны кажется действительно неземным.

Из трещин поднимаются струи газа и клубы пара, бурлят грязевые колодцы, повсюду километры застывших потоков лавы.

Как полагают ученые, эта тонкая корка готова в любой момент расколоться и дать выход новым потокам лавы, и под ней находится мощнейший источник абсолютно чистой энергии.

В конце текущего года в Исландии планируют начать бурить скважины до четырех километров глубиной. Исследователи рассчитывают найти там «суперкритическую воду».

Так они назвали вещество, находящееся в промежуточном состоянии между водой и паром, в этом состоянии у воды невероятно высокий энергетический потенциал.

Достаточно одной такой скважины и на при помощи простой установки реально получить полсотни мегаватт электроэнергии, по мощности это сопоставимо с маленькой атомной электростанцией.

Тренажеры превратили в мини-электростанции

Решение, лежащее на поверхности, — заставить тренёжер, работа с которым требует длительных монотонных движений, вырабатывать электричество. Всё решается подключением динамо-машины и аккумулятора, который будет собирать энергию.

Стоит заострить внимание на британском фитнес-центре «Кэдбери Хаус», владельцы которого первыми в мире полностью перешли на автономные машины. Велотренажёры, беговые дорожки, эллиптические тренажёры переводят энергию посетителей центра в электроэнергию, полностью обеспечивая не только работу самих тренажёров, но и функционирование заведения.

К тому же автономный фитнес-центр за счёт своих инновационных тренажёров является ещё и самым «зелёным» с точки зрения экологии спортивным залом.

Компания Green Revolution, которая выпускает такие тренажеры, подсчитала, что 20 велотренажеров хватает для того, чтобы в течение целого месяца освещать 72 односемейных жилых дома!

Приведенные примеры показывают, что нам, по-видимому, не грозит энергетический кризис, и открытые исследователями новые методики получения энергии далеко не так агрессивны, как имеющиеся ныне. Так что возможно уже очень скоро мы перестанем уничтожать природу и начнем сотрудничать с ней!

Двери метро как источник энергии

Ученики московского лицея № 1502 Мария и Андрей Шаповаловы изобрели устройство, позволяющее превратить двери метрополитена в источник энергии. Об этом сообщает телеканал «360 Подмосковье». Принцип действия изобретения несложен: открывающаяся дверь приводит в движение поршень, который в свою очередь нагнетает воздух в ресивер.

После этого воздух с помощью пневмораспределителя поступает на лопасти генератора, и тот уже вырабатывает электричество. Однако эффект от внедрения разработки может получиться внушительный. По предварительным подсчетам, «дверная электростанция» способна покрыть до 10% потребляемой на станции энергии.

А с помощью сэкономленного электричества можно будет отапливать или освещать вестибюль.

– Ежедневно через одну станцию метро проходят в среднем 50 тысяч пассажиров, а всего в московском метрополитене порядка 200 станций, – комментирует аспирант МЭИ Дмитрий Стольников, помогавший ребятам в подготовке проекта. – Если оборудовать входы метрополитена такой конструкцией, экономия может составить около 3,5 млн рублей.

– Мы не настаиваем, но за счет сэкономленных средств можно было бы снизить стоимость проезда, – робко замечает соавтор изобретения Мария Шаповалова.

Энергия из шума в аэропортах

Источник: http://itc.ua/blogs/boeing-podal-patent-na-generator-energii-iz-shuma-v-aeroportah/

Акустическую энергию редко собирают в связи с тем, что звуковые колебания переносят относительно небольшое ее количество. Однако, когда речь идет о реактивных турбинах или двигателях самолета, ситуация резко меняется.

Boeing подал патент на систему сбора акустической энергии, устанавливаемую на взлетных полосах. Система будет как генерировать, пускай и небольшое, количество энергии, так и снижать шум, производимый аэропортами.

Вдоль взлетной полосы предполагается устанавливать специальные волноводы, перенаправляющие акустические волны в общую шахту. Направленные волны будут воздействовать на мембраны, преграждающие им путь и создавать воздушный поток за ними, вращающий турбину. В свою очередь турбина будет вырабатывать электричество.

КПД системы не известен, и вряд ли общее количество полученной энергии будет громадным (более полезным свойством системы является снижение шума), но известно, что самолеты во время взлета и посадок могут производить акустические волны мощностью от сотен до сотен тысяч ватт.

Источник: https://altenergiya.ru/apologiya/raznoobrazie-alternativnyx-istochnikov-energii.html

Обзор альтернативных источников энергии для частного дома | Генераторы для каждого

Простые роботы на альтернативных источниках энергии

В условиях нынешнего постоянного роста тарифов владельцы частных домов начинают потихоньку использовать в своём хозяйстве альтернативные источники энергии. Это позволяет экономить на услугах ЖКХ. А некоторые владельцы просто лишены возможности подключения к энергетическим ресурсам.

То есть, в некоторые районы просто невозможно провести электричество, отопление или это стоит очень дорого. Поэтому люди всё чаще обращают внимание на такие источники энергии, которые даёт природа, или получаемые из отходов жизнедеятельности человека. В результате появились некоторые устройства, которые мы рассмотрим в этой статье.

Если для жителей многоквартирных домов использовать такие установки проблематично, то жители частного сектора вполне могут таким способом экономить на счетах за «коммуналку». Современные установки альтернативной энергии позволяют самостоятельно получать тепло, электричество и даже газ.

Некоторые помимо обеспечения энергоресурсами дома, ещё и умудряются продавать их излишки.

статьи:

Альтернативные источники энергии

Давайте, вкратце перечислим основные источники альтернативной энергии, которые можно использоваться в частном доме. Это:

  • Использование солнечной энергии для получения тепла и электричества;
  • Использование ветрогенераторов;
  • Различные виды тепловых насосов;
  • Энергия из биотоплива;
  • Самодельные гидроэлектростанции;
  • Прочие.

Альтернативные источники энергии для частного дома

Теперь рассмотрим эти пункты подробнее.

Солнечная энергия для получения электричества и тепла

Солнце — это один из наиболее распространённых и мощных источников энергии, используемых в частных домах. С помощью различных установок солнечную энергию преобразовывают в тепло или электричество.

Очень часто в домах можно встретить оба варианта. Современные модели солнечных батарей и тепловых коллекторов позволяют получать тепло и электричество в ясную погоду даже зимой.

Так, что если в вашем регионе много солнечных дней, то такие установки рекомендуются для использования солнечной энергии.

Получение электричества

Солнечные батареи, используемые для преобразования энергии солнца в электричество, собраны из фотоэлементов. Фотоэлектрические пластины изготовлены на базе кремния с различными добавками. Когда на них попадает солнечный свет, они испускают электроны и возникает электрический ток. В основе этого процесса лежит явление p-n перехода.

Принцип действия фотоэлементов

Схема работы солнечной батареи

Фотоэлементы в зависимости от своей структуры бывают монокристаллическими и поликристаллические. Монокристаллические имеют КПД немного выше поликристаллических, и показывают хорошую производительность даже в пасмурную погоду.

Многие собирают солнечные батареи своими руками из фотоэлементов, которые можно без проблем купить в интернете. Порядок действий примерно следующий:

  • Изготавливается каркас из дерева или металла. Предпочтительнее делать из алюминия;
  • Затем делается подложка для установки фотоэлементов и стекло. Иногда фотоэлементы наклеиваются прямо на стекло (оргстекло, поликарбонат), а не на подложку;
  • Элементы собираются в единую батарею с помощью пайки. Это делается при помощи медных лужёных шин. Они также продаются в специализированных онлайн-магазинах;
  • Далее проводится герметизация. Для этого могут быть использованы герметики, эпоксидная смола, специальные плёнки. Здесь важно добиться того, чтобы между стеклом и фотоэлементами не было пустот (воздушных пузырей);
  • Далее батарея собирается и подключается в гелиосистему. В зависимости от электрических характеристик, требуемых на выходе, батареи могут объединяться последовательно и параллельно. Одна батарея, как правило, имеет номинал напряжения 18 вольт.

Получение тепловой энергии

Солнечную энергию в частных домах также используют для нагрева воздуха или воды. Для этого применяется установка под названием солнечный коллектор.

При этом нагретая вода может быть использована как для обогрева дома, так и для горячего водоснабжения.

Чтобы минимизировать влияние погоды, тепловые коллекторы используются совместно с бойлерами и котлами на газе или электричестве. Можно выделить три основных типа солнечных коллекторов:

  • Плоские;
  • Вакуумные;
  • Воздушные.

Плоские коллекторы

Конструкция таких коллекторов довольно простая и их часто можно встретить в частных домах и дачных участках. Такие коллекторы представляют собой короб, одна сторона которого прозрачная (стекло, поликарбонат, плёнка), а вторая выкрашена в чёрный цвет и теплоизолирована. Между этими стенками находится абсорбер. Часто для этого используется медный змеевик.

Плоский солнечный коллектор

Солнечные лучи нагревают конструкцию и через абсорбер передаёт тепло воды, циркулирующей в змеевике. КПД таких систем небольшой, но они просты и могут быть изготовлены своими руками. Такие системы могут быть использованы для ГВС в летнее время года. Зимой в российском климате они неработоспособны.

Вакуумные коллекторы

Такие системы изготавливают промышленным способом и могут применяться для ГВС и отопления дома круглый год. Здесь теплоноситель находится в медной трубке, которая помещена в стеклянную большего диаметра, и между ними откачан воздух. Благодаря вакууму достигается идеальная теплоизоляция.

Принцип действия вакуумного коллектора

Вакуумный коллектор в частном доме
В состав систем с вакуумным коллектором входит накопитель, где подогревается вода.

Циркуляция воды обеспечивается при помощи насоса, а вода обычно разделена на два контура.

Через вакуумный коллектор может циркулировать какой-нибудь антифриз, который будет отдавать тепло в бойлере воде, циркулирующей в системе отопления частного дома или ГВС. Стоимость подобных систем высока и окупаются они несколько лет.

Воздушные коллекторы

Это самый простой и малоэффективный вариант сбора солнечной тепловой энергии. По своей конструкции воздушные коллекторы напоминают плоские. Есть короб с прозрачной внешней стороной и теплоизолированной нижней. Через внутреннее пространство проходит воздух самотёком или под действием вентилятора.

Воздушный солнечный коллектор

Подобные установки работают летом, ранней осенью и весной весь световой день. В частных домах их обычно используют для обогрева подсобных помещений, сараев с животными, гаражей.

Ветрогенератор в частном доме

Ещё одним неиссякаемым источником энергии на нашей планете является ветер. Для преобразования энергии ветра в электрическую применяются ветрогенераторы. Их целесообразно устанавливать в частных домах тех регионов, где высокая среднегодовая скорость ветра. Обычно это прибрежные и равнинные районы.

Схема работы ветрогенератора

Устройство ветрогенератора

Сам по себе ветрогенератор не используется. Он может эффективно работать только в составе ветряной системы. Как и в случае гелиосистем, в состав такой системы входят:

  • Контроллер;
  • Аккумуляторы;
  • Инвертор;
  • Кабели, соединители, крепёж.

При использовании ветрогенераторов существует ряд проблем. Стоимость таких установок довольно высокая, даже если их мощность небольшая.

Если в местности, где вы проживаете, среднегодовые скорости ветра небольшие, то установка не окупится. К тому же, ветрогенераторы создают шум при работе.

Поэтому их нужно устанавливать на удалении от жилых домов, а для этого не всегда есть возможность и доступные площади.

Тепловые насосы

Тепловой насос – это ещё один вариант установки для организации отопления и ГВС в частном доме. Только здесь используется не солнечная энергия, а тепло от земли, воды и воздуха. В основу положен принцип холодильника, при котором тепло отбирается у какой-то среды и передаётся в систему отопления.

Принцип действия теплового насоса

В зависимости от среды, у которой отбирается тепло, и куда оно передаётся, различают тепловые насосы:

  • Вода-вода;
  • Воздух-воздух;
  • Воздух-вода;
  • Грунт-вода.

Вне зависимости от среды, с которой идёт работы, в установках подобного типа присутствуют: компрессор, теплообменник, испаритель.

Вода-вода

Тепловые насосы типа «вода-вода» отбирают тепло у воды из грунтовых вод и передают его воде, циркулирующей в системе отопления и ГВС частного дома. Коллектор для сбора тепла укладывается в водоёме (он не должен промерзать целиком) рядом с домом или под него бурятся скважины. Скважины бурятся на глубину около 15 метров.

Тепловой насос вода-вода

Воздух-воздух

Это наиболее доступный вариант среди всех тепловых насосов. Конструкция таких установок похожа на сплит-систему. Электричество в насосах воздух-воздух расходуется на отбор тепла из окружающей среды и перекачка его в дом. Современные модели таких насосов могут работать при сильных морозах, хотя при этом падает их эффективность.

Тепловой насос воздух-воздух

Один киловатт электроэнергии в таких системах превращается примерно в 5 кВт тепла.

Воздух-вода

Тепловые насосы по схеме воздух-вода довольно широко распространены в частных домах и производственных помещениях. Внешний блок этой установки забирает тепло из окружающей среды и с его помощью нагревает воду. Подобные конструкции получили широкое распространение благодаря доступной цене и простому монтажу.

Тепловой насос воздух-вода

Однако есть и отрицательные моменты. В российском климате их не получиться использовать зимой. Высокий КПД тепловых насосов воздух-вода сохраняется при температуре 7-15 С. В зоне отрицательных температур эффективность сильно падает.

Грунт-вода

Эта разновидность тепловых насосов является самой универсальной и наиболее дорогостоящей. Зато подобные системы можно реализовать практически в любой климатической зоне, где есть непромерзающий слой грунта на доступной глубине.

Тепловой насос грунт-вода

Коллектор с циркулирующим в нём теплоносителем укладывается в непромерзающий слой земли. В этом слое температура круглый год держится примерно 7-10 С. Расположение коллектора может быть горизонтальным или вертикальным.

В любом случае здесь большие затраты на проведение монтажных работ. Это выливается в значительные финансовые траты. Так, что здесь нужно заранее просчитать окупаемость такой установки и все резоны.

Кроме того, под укладку коллектора требуется свободное пространство рядом с домом, а это не всегда возможно.

Энергия из биотоплива

Ещё один вариант использования альтернативных источников энергии – это биогазовые установки. Они предназначены для переработки пищевых отходов, а также результатов жизнедеятельности скота и птицы.

На выходе получаем биогаз, который может использоваться по прямому назначению или сжигаться в газогенераторе для выработки электроэнергии. В частных домах многие держат скотину.

Поэтому недостатка в сырье не будет.

Установка для получения биогаза

Навоз, пищевые отходы нагреваются с ёмкости, представляющей водяную баню. Бактерии в навозе (мезофильные и термофильные) способствуют брожению. Навоз может перерабатываться сам по себе, а может использоваться в качестве добавки. Важное требование к установке заключается в том, чтобы брожение шло без доступа кислорода (анаэробная среда).

Для активизации процесса делается подогрев (около 40 С) и перемешивание. Перемешивание может осуществляться как электрической мешалкой, так и вручную. Выработка в идеальных условиях работы составляет: с 4-5 литров навоза получается 1 литр газа.

В крышке ёмкости имеется вывод для газа, который проходит через коллектор (осушается), и далее используется по назначению. Он может подаваться как на горелки, так и газогенератор или какие-нибудь механические двигатели для совершения работы.

В промышленных масштабах получение биогаза выполняется в подземный железобетонных бункерах. Пространство до грунта прокладывают теплоизоляцией. Сама ёмкость может быть поделена на несколько частей, где образование газа идёт со смещением во времени. Процесс полной переработки в таких установках продолжается от 3 до 30 дней.

В установке также есть люк для выгрузки отработанного сырья. Загрузка выполняется примерно на 15-20 процентов.

Самодельные гидроэлектростанции

Да, есть и такие умельцы, которые самостоятельно делают миниатюрные гидроэлектростанции. Для этого нужна речка рядом с частным домом. Причём тем лучше, чем течение в речке сильнее.

В основу маленькой гидроэлектростанции ложится водяное колесо. Остальные комплектующие изготавливаются из подручных средств.

Для изготовления электростанции также потребуется фанера, медный провод, неодимовые магниты, смола.

Самодельная электростанция

Последовательность работ:

Водяное колесо, как правило, выполняется из металла. В самом простом варианте умельцы изготавливают его из автомобильных дисков. Их крепят на ось и приваривают к ним лопасти.

Передачу крутящего момента на генератор выполняют с помощью редуктора. Подобные установки не требуют серьёзных затрат, но мало распространены. Ведь не у каждого дома есть речка с бодрым течением.

Зато там, где это возможно, хозяева частного дома могут неплохо сэкономить на электроэнергии.

Прочие варианты

Существуют и более экзотические варианты использования альтернативной энергии. Но их вряд ли можно использовать в частных домах в массовом порядке. Например, инфракрасные излучатели. Их ещё называют эко обогревателями.

Могут быть использованы, как в частных домах, так и в офисном здании и в производственных помещениях. Такие установки основаны на передаче тепла в форме инфракрасного излучения. Оно нагревает предметы, а те, нагреваясь, передают тепло в окружающее пространство.

Их в основном используют для нагрева отдельных предметов или полезной части пространства. Есть настенные, напольные, потолочные ИК излучатели.

А также существуют водородные котлы, которые основаны на основе реакции водорода и кислорода. В результате реакции образовывается вода с выделением большого количества тепла. Оно идёт на обогрев частного дома.

Источник: http://generator-prosto.ru/akkumulyatoryi/obzor-alternativnyih-istochnikov-energii-dlya-chastnogo-doma.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.