Альтернативный источник энергии для дома: 10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу. 

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства. 

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира

Альтернативные источники энергии

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие — ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.  Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов. 

Виды альтернативных источников энергии

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли — для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния — самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни — более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование.

Альтернативные источники энергии и выгоды их использования

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка. Качественный мониторинг энергопотенциала позволяет определять наиболее подходящую технологию и рассчитывать ее окупаемость на годы вперед, а так же исключает ошибки связанные с региональными особенностями.

Конечно, первоначальную цену энергонезависимого дома, с экологически чистыми, возобновляемыми источниками энергоснабжения, сегодня нельзя назвать низкой, но по истечении двух — пяти лет эксплуатации альтернативные источники энергии полностью окупают свою стоимость и приносят ощутимую финансовую выгоду в течении многих лет.  Не стоит забывать о экологичности альтернативных технологий добычи энергии. Солнечные, ветровые и гелиоустановки не производят вредных выбросов в атмосферу, не загрязняют воду и безопасны для человека.

 

Производство солнечных батарей набирает обороты

Нехватка ресурсов в удаленных регионах, в совокупности с быстрыми темпами развития технологии привело к ситуации, когда производство солнечных батарей быстро набирает обороты, а стоимость конечных изделий с каждым годом становится все более доступной для потребителей со средним уровнем доходов. И если вчера технология гелиоустановок была доступна лишь для космических программ, то уже сегодня мини-солнечные электростанции, как грибы после дождя, растут на крышах домов и садовых участках.

 

     

Альтернативная энергия для полного обеспечения частного дома

Взаимодействие систем

Альтернативные источники электроэнергии для дома имеют некоторые особенности работы. Например, когда светит солнце или дует ветер, соответствующие контроллеры заряжают аккумуляторы до напряжения 56 В. Если аккумуляторы уже заряжены, но выработка энергии продолжается (то есть еще светит солнце или дует ветер), то контроллеры отправляют вырабатываемую электроэнергию напрямую на ТЭНы, встроенные в буферную емкость, до разрядки аккумуляторов до 54В.

При разрядке аккумуляторов ниже 54 В вся вырабатываемая электроэнергия снова автоматически начинает подаваться на аккумуляторы для их зарядки. При достижении напряжения в них 56 В цикл повторяется.

Когда светит солнце (преимущественно в теплый период года) система солнечных коллекторов преобразует солнечную энергию в тепловую. Вырабатываемая тепловая энергия нагревает бойлер. Если температура воды в бойлере достигла 60°С, а тепловая энергия еще вырабатывается, то контролер солнечной системы перенаправляет подачу вырабатываемого тепла с бойлера на теплообменник буферной ёмкости, нагревая ее.

Пиролизный котел обеспечивает подогрев воды для радиаторного отопления и теплого пола. Также он нагревает воду в бойлере, если тепла, вырабатываемого солнечными коллекторами, не достаточно.

Таким образом любой избыток выработанной энергии будет аккумулироваться в том или ином виде, что в конечном счёте ускоряет окупаемость проекта, а сама система будет защищена от преждевременного износа (особенно это касается аккумуляторных батарей).

Мощность этих ТЭНов 4 кВт выбрана исходя из того что солнце и ветер совместно могут дать не более 4 кВт электоэнергии в час. Таким образом, ТЭНы нагревают воду в буферной емкости, которая, обладая большой теплоемкостью, может вместить большое количество теплоты и обеспечить непрерывное использование вырабатываемой энергии и максимальную эффективность установленного оборудования для производства электрической энергии.

Накопленная в буферной емкости теплота используется для производства горячей воды и поддержки системы комфортного теплого пола.

Все системы, потребляющие электроэнергию (система освещения, система кондиционирования и бытовые приборы в доме), берут ее из аккумуляторов, разряжая их. Напряжение 220 В на входе в дом обеспечивается инвертором.

Альтернативные источники электроэнергии для загородного дома —

В настоящее время в качестве основных используются следующие источники электрической энергии: атомные электростанции, работающие на ядерном топливе, тепловые электростанции, работающие на угле или газе и гидроэлектростанции. В ближайшие 50-60 лет запасы природного газа, угля, нефти будут исчерпаны практически полностью и возникнет энергетический кризис, поэтому уже сейчас в большинстве стран мира ведутся разработки энергосберегающих технологий, поиск альтернативных и недорогих источников энергии.

Электроснабжение частного дома можно осуществить различными способами. Так, например, если рядом с домом или на небольшом расстоянии от него проходит линия электропередач 0,4 кВ, то самым недорогим вариантом подключения будет вариант заказа в электромонтажной организации работ по подключению дома к электрическим сетям общего пользования. Если же подключение к электрическим сетям общего пользования связано с большими финансовыми затратами, то актуальным становится вопрос выбора альтернативного источника электроснабжения.

Существует несколько эффективных альтернативных источников электроэнергии. Основными из них являются работающие на энергии солнца и ветра. Выбор альтернативного источника довольно сложный и трудоемкий процесс. Прежде всего, необходимо рассчитать потребляемую электрическую мощность всех потребителей дома с учетом коэффициента загрузки и коэффициента одновременности, затем на основании полученных результатов выбрать мощность и тип источника электроснабжения, руководствуясь стоимостью оборудования, электромонтажных работ и кВт*ч электроэнергии.

Для электроснабжения среднестатистического загородного дома, расположенного в Подмосковье, использующего нагрузку, состоящую из холодильника, освещения, телевизора, кондиционера и стиральной машины, необходим источник электроэнергии мощностью 6 кВт. Среднесуточное потребление составит порядка 16 кВт*ч. Выбор альтернативного источника электроэнергии необходимо производить с учетом возможного увеличения потребляемой мощности:

Ветрогенератор

Стоимость ветроустановки в сборе мощностью 7 кВт составит порядка 24000 долларов. В состав комплекта, помимо самого вертогенератора и мачты для его установки, войдёт контроллер заряда аккумуляторов, инвертор 48/220 В, 20 аккумуляторных батарей емкостью 200 А*ч, необходимых для бесперебойной работы электрооборудования дома во время штиля или низкой скорости ветра.

Солнечная батарея

Электроустановка на основе солнечных модулей мощностью 7 кВт будет стоить ориентировочно 30000 долларов. Комплект будет состоять из 45 монокристаллических солнечных панелей мощностью 270 Вт, контроллера заряда, инвертора 48/220 в и 20 аккумуляторных батарей емкостью 200 А*ч, необходимых для бесперебойной работы в ночное время. Необходимо учесть, что помимо стоимости самой установки по выработке электрической энергии необходимо будет оплатить стоимость электромонтажных работ, составляющих порядка 20% стоимости оборудования.

Альтернативные источники электроэнергии имеют свои недостатки. Так, например, ветрогенератор начинает вырабатывать электроэнергию при скорости ветра от 3 м/с, а на номинальную мощность выходит при скорости ветра от 6 до 12 м/с в зависимости от модели и производителя. Солнечные элементы также зависят от погодных условий, в пасмурную погоду выработка электроэнергии у них снижается в разы.

В CLIMAG.RU всегда помогут произвести грамотный выбор оборудования для альтернативного источника электроэнергии, его установку и электромонтажные работы.

какие технологии можно использовать, их преимущества и недостатки

О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Виды альтернативных источников энергии

Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:

• солнечные батареи;
• солнечные коллекторы;
• тепловые насосы;
• ветрогенераторы;
• установки для поглощения энергии воды;
• биогазовые установки.

Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.

Видео: какую природную энергию можно использовать

Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме

Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте

Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.

Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом

Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать. Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:

1. Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
2. Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
3. Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
4. Поместить фотоэлементы в каркас.
5. Выполнить монтаж корпуса.

Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.

Полученное электричество можно использовать для питания бытовой техники или же для обогрева помещения при помощи технологии теплого пола. Но энергия солнца пригодна не только для выработки электрической энергии. С помощью солнечной энергии можно нагревать воду. Об этом в следующем разделе статьи. Итак, преимущества этого источника энергии:

• неиссякаемость;
• отсутствие каких-либо отходов или шумов в процессе производства энергии;
• автономность;
• относительно дешевое техническое обслуживание;
• прогрессивность;

Недостатки этой технологии таковы:

• высокая стоимость самих панелей и наладочных работ;
• небольшое загрязнение планеты выбросами при производстве;
• дорогие аккумуляторные батареи;
• низкий КПД панелей, и, как следствие, необходимость их большого количества.

Подробная инструкция по изготовлению солнечной батареи в нашем следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Видео: изготовление солнечной батареи своими руками

Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.

Устройство и использование солнечных коллекторов

Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.

Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством

На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:

• воздушные;
• трубчатые;
• плоские.

Воздушные

Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета

Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.

Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.

Трубчатые

Плюс такого коллектора — простота и надежность

Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.

Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.

Плоские

Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы

Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.

Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.

Полная инструкция по изготовлению монтажу солнечного коллектора в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Использование энергии ветра

Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:

• генератора;
• высокой башни;
• лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
• батареи;
• системы электронного управления.

Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.

Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер

Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.

Достоинства:

• отсутствие выбросов;
• автономность;
• использование одного из возобновляемых ресурсов;

Недостатки:

• необходимость в постоянстве ветра;
• высокая начальная цена;
• шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
• занимают большие площади.

Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении

Пошаговое руководство по изготовлению ветрогенератора своими руками на нашем сайте: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Вода как источник энергии

Самый известный способ использования воды для получения электричества — это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.

Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.

Недостатки:

• затопление прибрежных территорий;
• уменьшение численности обитателей рек;
• шум.

Для использования энергии воды строят специальные станции

Сила течений

Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.

Энергия приливов

Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.

Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.

Плюсы этого способа:

• дешевое обслуживание;
• приманка для туристов.

Недостатки:

• значительные затраты на строительство;
• вред для морской фауны;
• ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.

Применение биогаза

Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:

• герметичного бака;
• шнека для перемешивания органических отходов;
• патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
• горловины для заливки отходов и воды;
• патрубка, по которому поступает полученный газ.

Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.

К устройству и правилам эксплуатации такого газового генератора предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.

Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево

Этот продукт переработки отходов можно использовать как:

• сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
• замену природному газу в плитах, горелках и котлах.

Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:

• выбросы от сжигания;
• несовершенная технология получения;
• цена аппарата для создания биогаза.

Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз — опасное для здоровья горючее вещество

Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.

Применение биотоплива (биогаза)

Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:

• наружного контура с теплоносителем;
• внутреннего контура с теплоносителем;
• испарителя;
• компрессора;
• конденсатора.

В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.

Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание

Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.

Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы

К достоинствам этих установок можно отнести:

• энергоэффективность;
• пожаробезопасность;
• многофункциональность;
• длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.

Слабой стороной подобной системы являются:

• высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
• требование к состоянию питающей электросети;
• более шумные, чем классический газовый котел;
• необходимость проведения буровых работ.

Видео: как работают тепловые насосы

Статьи в тему:

Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.

Материал обновлен 30.01.2018

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Энергия для дома своими руками. Альтернативные источники энергии.

После постройки дома и ввода его в эксплуатацию основные расходы будут именно на энергию. Это обстоятельство делает выгодным использование альтернативных источников. В тоже время устройства для получения альтернативной энергии дороги сами по себе и срок их окупаемости составляет не менее 10 лет. Выходом будет альтернативные источники энергии для дома своими руками. Их изготовление стоит в разы дешевле. При этом используется не изготовление с нуля, а сборка из готовых компонентов. Здесь есть множество решений. Их можно разделить на системы генерации энергии и системы ее сохранения.

Ветрогенераторы для дома дачи

В первую очередь интересны из-за своей низкой стоимости при самостоятельном изготовлении. Если их приобретать новыми в готовом виде, то особой выгоды в сравнении с солнечными батареями они не обеспечивают. Исключение — ветреные места, например, горные районы. При самостоятельном изготовлении выгода может быть огромной.

При установке нужно помнить, что ветрогенераторы издают шум. Скоростные модели при работе на сильном ветре небезопасны, из-за возможного разлета элементов лопастей. Лучше всего ветряки подходят для больших ветреных участков, с низкой стоимостью земли. Там под них вполне можно отвести несколько соток в отдаленном углу. Для компактных участков, придомовых территорий в коттеджных поселках они не подходят.

Вертикальные тихоходные ветрогенераторы безопасны и производят меньше шума. Ветровое колесо у них намного проще в изготовлении, но сам электрический генератор требует повышающего редуктора.

Солнечные батареи

Их можно назвать самым лучшим источником альтернативной энергии. Они не имеют подвижных элементов, чрезвычайно надежны и эффективны, подходят для любых населенных климатических зон. Солнечные батареи можно размещать в коттеджных поселках, на компактных городских участках, на крыше дома. Они очень функциональны, но их распространению препятствует высокая цена. Советы по выгодному приобретению:

• приобретать панели не менее 250 Вт мощности;
• не покупать солнечные батареи у посредников;
• не приобретать готовых комплектов с инверторами;

Выгодно купить солнечные батареи можно на Алиэкспрессе и сайтах производителей. Китайские производители вне конкуренции в ценовом отношении. Панели по 200 – 250 вт наиболее удобны (площадь 1 – 1,5м). Также функциональны гибкие пленочные солнечные элементы.

Такие альтернативные источники энергии как солнце обладают суточной цикличностью. Поэтому часть стоимости системы нужно будет потратить на аккумуляторы. Предложено множество вариантов.

Запасаем электроэнергию

Солнечная альтернативная энергетика требует аккумуляторных батарей. В доме нет особых требований по массе и габаритам батарей, поэтому выбор нужно проводить по цене и количеству циклов. Сейчас оптимальный вариант — свинцово-кислотные батареи. Они обладают энергоемкостью 50 Вт/кг и самой низкой стоимостью. Рассматривать другие типы аккумуляторов нерентабельно.

Приобретать нужно только самые крупные форм-факторы батарей. Чем больше емкость одной единицы — тем дешевле будет весь комплект в пересчете на один Вт запасенной энергии. От автомобильных аккумуляторов желательно отказаться. Лучше использовать батареи для грузовиков или тяговые для погрузчиков. Выгодные варианты есть в комплектах батарей для промышленных ИБП.

Электросеть постоянного тока в доме

Если посмотреть на готовые солнечные электростанции для дома, то можно заметить, что 30-50% стоимости занимает преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). При самостоятельной сборке солнечной электростанции этот узел можно исключить. В этом случае будет сеть низкого напряжения и постоянного тока. Для нее потребуются специализированные приборы. Обычная бытовая техника работать не будет, поэтому это решение оправданно, только когда такие электроприборы имеются.

Это может быть, например, специально изготовленная электроплита, система LED освещения, насос с двигателем постоянного тока и другие устройства. Изготовление таких потребителей электроэнергии оправданно, так как в сравнении с готовой солнечной электростанцией вы экономите 30-50% стоимости.

Напрямую подключать солнечные батареи даже к специально изготовленным потребителям электроэнергии не рекомендуется. Необходим стабилизатор напряжения (на постоянный ток). Его стоимость не идет ни в какое сравнение с преобразователем. Кроме того, он тоже может быть изготовлен самостоятельно.

Тепловая энергия и отопление для частного дома

Самое лучшее решение в этой области — тепловой насос. Готовые модели таких котлов стоят недорого. Самостоятельно нужно изготавливать только теплообменники. Источниками дополнительного тепла служит почва, воздух в помещении, вода. Очень выгодно развивать направление аккумуляции тепла. Вода — максимально удобный теплоноситель. Она может использоваться в системах классических солнечных нагревателей. Основной материал – медные и стальные трубы, готовые элементы радиаторов.

Вам понравится

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.

Отрасли нетрадиционной энергетики

К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.

Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.

Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.

Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.

Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.

Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов

Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.

Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.

Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало

Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.

Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)

Ветроэнергетика

Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.

Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте

Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.

Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)

Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.

Геотермальная энергетика

В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.

Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)

Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.

Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падает

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.

Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Биотопливо

Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.

Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.

Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотоплива

Но будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.

Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотоплива

Будущее альтернативной энергетики

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower

Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT

Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.

5 вариантов возобновляемой энергии для дома, о которых вы никогда не слышали

Что в первую очередь приходит на ум, когда вы думаете о возобновляемых источниках энергии для дома? Скорее всего, вы представляете себе большие солнечные батареи, установленные в чьем-то дворе или на крыше. Солнечные панели отлично подходят для выработки электроэнергии, но они всего лишь один из многих альтернативных источников энергии для дома.

Ветряная электростанция для жилых помещений

Мы видели эти массивные ветряные турбины, но также можно использовать энергию ветра в меньших масштабах для питания вашего дома.Малая ветровая энергия является возобновляемой, чистой и рентабельной. В зависимости от вашего местоположения и типа установленной домашней ветряной системы вы обычно получаете окупаемость от шести до 30 лет. После этого электричество, производимое турбиной, будет практически бесплатным.

Если ваша главная цель — снизить счета за электроэнергию, вам может подойти ветровая система, подключенная к сети. Системы, подключенные к сети, дешевле, потому что вы можете установить меньшую систему, которая не обязательно должна удовлетворять все потребности вашего дома в электроэнергии.Когда ваши потребности в энергии слишком высоки для ваших ветряных турбин, дополнительная энергия, которая вам нужна, берется из сети. И если вы постоянно производите больше электроэнергии, чем вам нужно, вы можете получить деньги обратно от своей коммунальной компании.

Кроме того, инвестиции могут повысить стоимость вашего дома, и вы можете иметь право на некоторые налоговые льготы. Как и многие другие варианты использования возобновляемых источников энергии, небольшие ветряные турбины имеют право на получение федерального налогового кредита в размере 30 процентов в Соединенных Штатах.Другие финансовые стимулы могут быть доступны через ваше государство или отдельные коммунальные предприятия, некоторые из которых вы можете найти в Базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.

Гибрид

Если жизнь вне сети — ваш идеальный сценарий, многие эксперты по возобновляемым источникам энергии рекомендуют гибридную систему энергии ветра и солнца. В гибридных системах используются как ветряные турбины, так и солнечные батареи, чтобы удвоить генерирующую мощность. Эти системы являются наиболее эффективными и надежными, поскольку энергия ветра и солнца, как правило, наиболее доступна в разное время.

В зависимости от местоположения, скорость ветра обычно ниже летом, когда солнце светит наиболее ярко и долго, и выше зимой, когда доступно меньше солнечного света. Поскольку пиковая генерация для ветряных и солнечных систем часто происходит в разное время, гибридная система с большей вероятностью будет постоянно производить энергию, необходимую вашему дому.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия получается из тепла под поверхностью земли. Этот чистый источник энергии обеспечивает возобновляемую энергию круглосуточно и практически не выделяет парниковые газы — и все это требует небольшого воздействия на окружающую среду.

Геотермальные тепловые насосы потребляют на 25-50 процентов меньше электроэнергии, чем обычные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и их можно установить на существующие системы. Кроме того, поскольку для оборудования требуется меньше места, чем для типичной системы отопления, вентиляции и кондиционирования, помещения для оборудования могут быть меньше. А на компоненты часто предоставляется гарантия сроком на 20 лет или дольше.

Более того, геотермальный тепловой насос не имеет конденсаторной установки, такой как кондиционер, поэтому шум снаружи дома не играет роли. Иногда система работает настолько тихо, что жители даже не могут сказать, что она работает.Он также умеет поддерживать комфорт в доме, поскольку устройство поддерживает около 50 процентов относительной влажности в помещении.

Низкие температуры грунта довольно стабильны по всей территории США, поэтому геотермальные тепловые насосы можно установить в большинстве мест. Установщик определит, что лучше всего для вашего дома, исходя из конкретных геологических, гидрологических и пространственных характеристик вашей земли.

Микрогидроэнергетика

Для тех, у кого есть проточная вода, доступность и значительная отдача от микрогидрогенератора делают его совершенно легкой задачей.Даже небольшой ручей может производить стабильную, чистую, возобновляемую электроэнергию без плотин по цене ниже, чем солнечная или ветровая.

Система микрогидроэнергетики нуждается в водяном колесе, турбине или насосе для преобразования энергии воды в электричество. Во-первых, вода направляется к водопроводу — обычно по трубопроводу, — который доставляет ее к водяному колесу (или другому подобному компоненту). Движущаяся вода вращает колесо, и это движение приводит в действие генератор или генератор для выработки электричества. Система может быть подключена к сети или отключена от нее и должна обеспечивать электроэнергию типичный большой дом.

Солнечная черепица

Попрощайтесь с гигантскими громоздкими солнечными батареями. Фотоэлектрическая черепица, или «солнечная черепица», стала отличным вариантом для домовладельцев, которые хотят снизить свои счета за электричество, не жертвуя эстетической ценностью своего дома.

Эту черепицу намного проще установить, чем традиционные солнечные панели с болтовым креплением, и она, безусловно, более приятна для глаз. Солнечная черепица почти безупречно сочетается с обычной черепицей и вносит свой вклад в защиту крыши от непогоды.Фактически, Tesla утверждает, что ее солнечная черепица в три раза прочнее традиционной черепицы, и компания гарантирует их на весь срок службы вашего дома.

Солнечная черепица стоит примерно на треть дороже, чем установка средней солнечной панели, но существуют налоговые льготы, которые помогают компенсировать эту цену. Аналогичным, менее дорогим вариантом может быть установка солнечных световых люков. Это прозрачные солнечные панели, которые выглядят как традиционные мансардные окна, но генерируют энергию для вашего дома.

Автор Джанель Соренсен — основатель и главный стратег Gro gud и главный контент-гуру Elemental Green. Узнайте больше об экологически чистом домашнем строительстве и ремонте (продукты, проекты и многое другое) на Elemental.Green.

Солнечная энергия и другие возобновляемые источники энергии для вашего дома

Когда солнечная или другая альтернативная энергия имеет смысл для вашего дома? Вы ищете более низкие счета за коммунальные услуги? Обеспокоены нашим влиянием на планету от сжигания ископаемого топлива? Хотели бы вы большей энергетической независимости, чтобы вас меньше беспокоили обесточенные линии электропередач, отключение электроэнергии, отключение электричества или другие сбои в электроснабжении?

Вот веские причины для выбора солнечной и альтернативной энергии:

• Сократите счет за электричество. Пусть солнце, земля или ветер помогут с счетами. Большинство альтернативных энергетических систем дополняют ископаемое топливо, используемое в вашем доме. Меньше покупаемого топлива означает больше денег в вашем кармане.
• Помогите сохранить окружающую среду. Использование большего количества возобновляемой энергии означает использование меньшего количества электроэнергии, вырабатываемой за счет сжигания ископаемого топлива, которое выделяет вредные парниковые газы.
• Повысьте отказоустойчивость вашего дома во время перебоев в подаче электроэнергии. Когда случаются перебои в подаче электроэнергии из-за шторма, дом с фотоэлектрическими панелями может вырабатывать собственное электричество.
• Повысьте экологичность своего дома. Стоимость дома при перепродаже увеличивается, если в нем есть такие элементы экологически чистой энергии, как фотоэлектрическая система или геотермальный тепловой насос.
• Воспользуйтесь государственными и федеральными льготами. Существует удивительное количество программ стимулирования улучшений энергосбережения, которые включают модернизацию возобновляемых источников энергии — скидки, ссуды под низкие проценты, налоговые льготы и многое другое. Актуальную информацию можно найти на сайте www.dsireusa.org .

Как уменьшить углеродный след

Сегодня у нас больше возможностей для использования возобновляемых источников энергии, чем когда-либо прежде.Кроме того, становится доступнее установка энергосберегающих обновлений, таких как солнечные панели и геотермальные тепловые насосы. Но независимо от того, как вырабатывается энергия в наших домах, важно снизить потребление за счет применения энергоэффективных методов.

В 2018 году потребители коммунальных услуг в США использовали в среднем 10972 киловатт-часа (кВтч) в год. Это составляет около 914 кВтч каждый месяц. Бытовые потребители в Теннесси потребляли больше всего электроэнергии каждый год в среднем 15 394 кВтч. В то время как бытовые потребители на Гавайях использовали в среднем меньше всего в год: 6 213 кВтч.

Вот что потребляет больше всего энергии в вашем доме:

1. Охлаждение и обогрев: 47% потребления энергии
2. Водонагреватель: 14% потребления энергии
3. Стиральная машина и сушилка: 13% потребления энергии
4. Освещение: 12% потребления энергии
5. Холодильник: 4% потребления энергии
6. Электрический духовой шкаф: 3-4% потребления энергии
7. ТВ, DVD, кабельная приставка: 3% энергопотребления
8. Посудомоечная машина: 2% энергопотребления
9. Компьютер: 1% потребления энергии

Рентабельная альтернативная энергетическая система не должна обеспечивать всех потребностей вашего дома в энергии.Понимание этой концепции поможет вам решить, какая система вам подходит и какой размер имеет наибольшее значение.

Альтернативные источники энергии: солнечные, геотермальные и ветровые

С огромной излучающей энергию батареей в небе — солнцем — удивительно, что мы используем так мало энергии, которая попадает на наш путь. Сегодня солнечная энергия составляет около 1,6% производства электроэнергии в США, и в настоящее время используется более 1,4 миллиона солнечных панелей.

Чтобы рассмотреть возможность переоборудования вашего дома с помощью солнечной энергии, необходимо учитывать множество переменных:

1. Вы живете в солнечном районе? В то время как солнце попадает в Миннесоту и Аризону, мощность, вырабатываемая в Аризоне, будет намного больше в зависимости от интенсивности солнца и количества солнечных дней в этой местности.Солнечные системы не производят столько энергии в туманные или пасмурные дни, как в ясные солнечные дни.
2. Счета за электроэнергию выше или ниже в вашем районе? Когда электроэнергия или газ дешевеют, установка солнечных батарей становится менее привлекательной с финансовой точки зрения. Если тарифы на электроэнергию выше, инвестиции в солнечную энергию становятся более выгодными.
3. Доступны ли скидки и льготы? Местные органы власти и коммунальные предприятия могут поощрять модернизацию солнечных батарей для уменьшения потребления энергии в энергосистеме в периоды пиковой нагрузки, например, в палящие жаркие дни, когда включаются кондиционеры.
4. Предлагает ли ваша коммунальная компания вариант с привязкой к сети? В то время как первоначальные солнечные энергетические системы полагались на большие банки дорогих батарей для хранения энергии, производимой в течение дня, для использования в ночное время (когда солнечная энергия не генерируется), текущая модель состоит в том, чтобы направить избыточное производство энергии обратно в электроэнергию. сетка днем, затем рисовать из сетки ночью. То, сколько вам платят за энергию, которую вы подаете в сеть, имеет большое значение для вашей общей экономии энергии.Если в вашем районе нет опции, привязанной к сетке, вы можете предложить коммунальному предприятию запустить ее.

Солнечная энергия: как работает фотоэлектрическая система

Солнечные батареи (набор солнечных панелей) генерируют энергию, поглощая солнечный свет. Инвертор преобразует энергию постоянного (постоянного тока), производимую панелями, в мощность переменного (переменного тока), от которой работает ваш дом. Общие рекомендации требуют 1 киловатт или 1000 ватт на 1000 квадратных футов площади дома, но вы должны работать со своим подрядчиком, чтобы определить правильный размер для вашего дома.

Есть два основных места для установки домашней солнечной системы:

На крыше: Для жилых домов лучше всего использовать солнечные батареи на крыше. Но некоторые сообщества считают, что солнечные батареи на крышах — это бельмо на глазу. В этом случае можно рассмотреть новое поколение кровельных материалов, генерирующих солнечную энергию. Они выглядят как плитка или сланец, но на самом деле являются рецепторами солнечной энергии. (Нетрудно представить будущее, в котором оконное стекло и даже краска для дома будут содержать микрорецепторы солнечной энергии, которые помогут обеспечить дом энергией.)

Автономная: Для больших участков с более обширными дворами может быть подходящей автономная система с металлическим каркасом. Преимущество состоит в том, что панели не зависят от наклона крыши или направления крыши. Панели можно наклонять, чтобы максимально использовать солнечные лучи. Одно из нововведений — это массив, который движется, как подсолнух, по дуге солнца по небу.

Стоимость: С учетом множества переменных — размера дома, изоляции, эффективности бытовой техники, географического положения, скидок и льгот — стоимость домашней солнечной системы трудно определить.Вы можете рассчитывать потратить более 20 000 долларов на такую ​​систему и рассчитывать окупить затраты через 10–20 лет.

DIY-проекты, которые следует рассмотреть: Даже если вы не готовы установить солнечную батарею на весь дом, небольшие проекты могут производить солнечную энергию для конкретных задач. Установленный на крыше солнечный водонагреватель может быть в рамках бюджета и уровня квалификации домовладельца. Затраты могут составить около 5000 долларов и меньше с учетом скидок и льгот. Ландшафтные светильники на солнечных батареях добавляют атмосферу, не увеличивая счет за электричество.

Когда нанимать профессионала: За прошедшие годы появилось много компаний, которые не только проектируют и устанавливают солнечные системы, но также помогают с разрешениями, финансированием и подключением к коммунальной сети. В некоторых случаях вы не платите деньги, а ваши ежемесячные платежи за систему ниже, чем ваши текущие счета за коммунальные услуги. После оплаты системы вы становитесь ее владельцем и впоследствии получаете выгоду.

Геотермальная энергия

Другой вариант альтернативной энергии, геотермальная энергия, зависит от чрезвычайно стабильного источника: самой земли.В частности, геотермальные системы используют постоянную температуру земли на глубине не менее 8 футов — около 50 градусов по Фаренгейту.

Геотермальные системы работают за счет интеграции технологии теплового насоса с постоянной умеренной температурой земли для обеспечения дома отоплением и кондиционированием воздуха. Подобно обычным тепловым насосам (включая холодильники и переносные кондиционеры), геотермальные (также известные как наземные источники) тепловые насосы питаются от электричества и работают путем перекачивания хладагента через циклы конденсации и испарения для передачи тепла от одного источника к другому.Но геотермальные системы потребляют гораздо меньше энергии круглый год, независимо от того, насколько жарко или холодно на улице. Вы можете ожидать, что геотермальный тепловой насос будет вдвое эффективнее, чем лучший кондиционер, и почти на 50% эффективнее, чем лучшая газовая печь.

К сожалению, преимущества геотермальных тепловых насосов в области энергосбережения заключаются в высокой стоимости установки. «Контур заземления» в геотермальной системе состоит из длинных отрезков пластиковой трубы, которую можно разместить горизонтально, в траншеях или вертикально, в глубоких ямах.Состояние почвы и доступная земля определяют, какой тип контура заземления используется. В любом случае, монтажные работы могут легко увеличить стоимость системы до 20 000 долларов и более. Но после завершения установки эти системы обычно обеспечивают долгие годы недорогой и безотказной работы.

Ветроэнергетика для дома

Как и другие альтернативные энергетические системы, ветроэнергетическое оборудование продолжает становиться все более сложным и менее дорогим. В 2018 году на долю ветра приходилось около 6,5% энергии, произведенной в Соединенных Штатах.И необязательно жить в аэродинамической трубе. Даже легкий ветер со скоростью восемь миль в час может генерировать энергию. Но более ветреный район будет генерировать больше энергии. Большинство производителей предлагают, чтобы турбину окружали не менее акра земли, свободной от деревьев или построек, для оптимальной производительности. Очевидно, что турбина между высотными зданиями неэффективна.

Как работает домашняя ветроэнергетика

В типичном жилом помещении ветряная турбина устанавливается на высокой башне. На крыше не устанавливают турбины, так как они могут вызвать вибрацию вашего дома.Как и в случае с солнечной энергией, инвертор преобразует генерируемую энергию постоянного тока в мощность переменного тока, от которой работает ваш дом. Беспокойство по поводу домашних турбин варьируется от эстетики до шума и гибели птиц. Тем не менее, некоторые пользователи утверждают, что шум не больше, чем у электрического трансформатора.

Стоимость: Как и солнечная энергия, ветровая система зависит от погоды и местоположения. Больше ветра, больше мощности. Одна семья около озера Эри в Огайо, например, построила ветряную турбину высотой 45 футов и мощностью 1,8 кВт за 15 000 долларов.Это включает турбину, башню, фундамент, установку, инвертор, разрешения, системы мониторинга и подключение к электросети. Такая система обеспечивает до 400 кВтч энергии, примерно половину потребности семьи. Такая система окупится за 12 лет.

Опции для самостоятельной сборки : Из-за масштабов оборудования установка ветряной турбины, достаточной для обеспечения большей части или всех потребностей дома в электроэнергии, не считается проектом «сделай сам».

Итог: Даже если ветряная турбина не подходит для вашего дома, вы можете получать часть электроэнергии от ветряной электростанции.По крайней мере, 26 штатов требуют, чтобы определенный процент энергии производился из альтернативных возобновляемых источников.

Как сделать ваш дом более энергоэффективным

• Кондиционер и отопление — Как отмечалось выше, на них приходится почти половина годового потребления энергии вашим домом. Когда пришло время заменить вашу систему, выберите максимально возможную эффективность. И убедитесь, что ваши текущие системы поддерживаются. Проверьте фильтры и убедитесь, что воздуховоды на чердаке не протекают.
• Приборы — Когда пришло время заменить ваши приборы, выбирайте модели с наивысшими показателями энергоэффективности. Теперь у нас есть котлы, печи и водонагреватели с КПД 98%. Программы Energy Star продвигают более эффективные бытовые приборы, приспособления и оборудование для обогрева и охлаждения.
• Windows — Убедитесь, что ваши окна находятся в хорошем рабочем состоянии. Они закрываются правильно? Уплотнения скомпрометированы? Если замена окон в порядке, выберите наиболее энергоэффективные доступные модели.
• Освещение — Замена ламп накаливания на светодиоды — самый простой и экономичный способ минимизировать коммунальные расходы.
• Phantom Power Drain — Остерегайтесь утечек «фантомного питания», которые возникают из-за устройств, которые используют электричество, даже когда они выключены, таких как микроволновые печи, подключенные принтеры и т. Д. Попробуйте подключить устройства к удлинителям и сохранить это питание полоски отключаются, когда техника не используется.
• Энергоаудит — Рассмотрите возможность найма энергоаудитора для проверки вашего дома на утечку энергии.С помощью различных методов тестирования они могут определить, куда в ваш дом поступает холодный или горячий наружный воздух, в зависимости от сезона.

14 альтернативных источников энергии, которые могут иметь значение

Альтернативные источники энергии растут

В энергетическом секторе ископаемых видов топлива источников были основным источником энергии из-за их относительно низкой цены. Тем не менее, наша потребность в энергии прогнозируется, что вырастет на в будущем, и мы больше не можем полагаться на конечных и , загрязняющих источников энергии.За последнее десятилетие мы увидели положительных сдвигов, в сторону расширения наших мощностей по возобновляемым источникам энергии, как на местном, так и на глобальном уровне.

Солнечные панели, ветряные турбины , установленные на суше и на море, и гидроэлектроэнергия — вот некоторые из альтернативных энергетических технологий , которые будут обеспечивать наши будущие потребности в энергии . Наша зависимость от природного газа и нефти является самой большой причиной экологического ущерба, и в секторе энергетики только несет ответственность за 1.7% увеличение углекислого газа в нашей атмосфере. Таким образом, альтернативные источники энергии станут основным направлением предотвращения дальнейшего воздействия изменения климата на нашу планету.

Согласно ежегодной статистике IRENA по возобновляемым источникам энергии за 2019 год, мировая мощность возобновляемых источников энергии достигла 2351 ГВт . Из трех альтернативных источников энергии с наибольшим процентом:

1. На гидроэнергетику приходится 1172 ГВт, , что составляет примерно половину от общей суммы.
2. Береговая и морская ветровая энергия занимает второе место с мощностью 564 ГВт.
3. Мощность солнечной энергии немного меньше — 480 ГВт, разделенных между солнечной фотоэлектрической и солнечной тепловой энергией.

Альтернативная энергия источников прогнозируется до расширение в каждом секторе к 2023 . Электроэнергетический сектор имеет наибольшую долю 30% , и на пути декарбонизации электрификация станет основным энергоносителем , большая часть которого будет генерироваться за счет возобновляемых источников энергии.

Отопление занимает второе место с 12%, а сектор транспорта идет последним с лишь 3,8% альтернативных источников энергии, требующих улучшения.

В инфографике ниже GreenMatch выделяет текущий и будущий объем альтернативных источников энергии, а также дает обзор инвестиций и будущих прогнозов на нашем пути к устойчивому будущему .

Если вы хотите использовать эту инфографику на своем веб-сайте, используйте код для встраивания ниже:

Получить код для встраивания

Инвестиции в 2019 году замедляются?

В соответствии с планом реализации, установленным Парижским соглашением , совокупные инвестиции в экологически чистую энергию должны составить долларов США 110 трлн ., или около 2% (среднего) годового валового внутреннего продукта за этот период.

Тяга к альтернативным источникам энергии снизила затраты, особенно на солнечную энергию. Согласно отчету REN21 о статусе возобновляемых источников энергии за 2019 год, глобальные инвестиции в новые мощности достигли 288,9 млрд долларов США. , без учета гидроэнергетики свыше 50 МВт.

Правительство Китая прекратило свои схемы субсидирования , потому что солнечная энергия теперь считается доступной по цене и ведет к отсутствию развертывания солнечной энергии в Китае.В результате цифры показывают на 11% меньше инвестиций по сравнению с 2017 годом.

Аналогичным образом, в апреле 2019 года схема льготных тарифов в Великобритании прекратила действие для новых заявителей, желающих использовать альтернативную энергию.

Инвестиции Прогноз предусматривает стабилизацию и рост инвестиций для следующего обзора. До сих пор Китай является крупнейшим инвестором по странам. Их снижение расходов на солнечную энергию из-за субсидии значительно повлияло на общее количество, демонстрируя явное доминирование на рынке возобновляемых источников энергии.

Объем будущих альтернативных источников энергии

Более широкое внедрение альтернативных источников энергии зависит от еще более эффективных возобновляемых технологий и реструктуризации электроэнергетической отрасли. С использованием возобновляемых источников энергии, производство чистой энергии возможно на бытовом уровне с такими технологиями, как солнечные панели , , тепловые насосы и котлы на биомассе.

Чтобы в полной мере использовать энергию, которая в основном зависит от погодных условий или , зависящих от времени , нам еще предстоит придумать лучшие решения для хранения энергии .

Землепользование и рост населения

При росте населения заявлено на 9,7 млрд. Грн. к 2050 году , более широкое использование крупных солнечных ферм может быть не идеальным решением, поскольку они занимают много земли. Минимизация площади земельного участка имеет решающее значение, или разрабатывает более эффективных технологий, таких как преобразователи энергии ветра .

Ветровая энергия в настоящее время является одним из наиболее важных альтернативных источников энергии в Великобритании и обеспечивает примерно 4 млн.дома. Оффшор Ветер все еще недостаточно развит из-за дорогостоящего обслуживания и расположен в глубоких водах, но в будущем мы сможем более эффективно вырабатывать энергию из океанов и глубоких вод .

Недостатки в конструкции современных ветряных турбин ограничивают потенциал использования энергии ветра, неспособного преодолевать ветры на больших высотах. Будущие воздушные технологии могут проложить путь с гораздо более многообещающим радиусом действия от до 500 м , где ветры на сильнее .

Один из наиболее дорогостоящих проектов на ранней стадии включает в себя получение солнечной энергии из помещения . Прототип состоит из оптических отражателей, фотоэлементов, преобразующих солнечный свет в энергию, и схемы, преобразующей электричество в радиочастоту. Затем интегрированная антенна будет передавать энергию обратно на Землю.

В будущем этот инновационный альтернативный источник энергии сможет удовлетворить потребности в энергии нашего растущего населения без ограничений, используя постоянный солнечный свет из космоса.

Хранение зеленой энергии

Эффективный аккумулятор жизненно важен для более широкого внедрения альтернативных источников энергии. Солнечная фотоэлектрическая энергия зависит от прямого солнечного воздействия, а это означает, что значительное количество энергии идет неиспользованным или тратится впустую из-за отсутствия встроенных солнечных аккумуляторных батарей.

В будущем водород будет движущим источником энергии. В настоящее время большая часть производится из ископаемого топлива. Однако излишков альтернативной энергии также используется для производства газообразного водорода.Применения универсальны — газообразный водород можно подавать в сеть природного газа или с помощью топливных элементов для обратного преобразования в электричество. Водород может быть широко использован в транспортном секторе, когда мы сможем предложить менее дорогостоящих решений для более широкого внедрения таких альтернативных источников энергии.

Водород имеет наивысшую плотность из всех видов топлива, что делает его более подходящим для распределения и хранения. Его стабильный химический состав также означает, что может удерживать энергию на лучше, чем любая другая среда.

В будущем создание инфраструктуры снабжения и хранения позволит более эффективно использовать водорода. В планы на будущее для водорода входит строительство подземной системы хранения , где излишки энергии ветра, например, могут быть преобразованы в водород посредством электролиза .

Альтернативная энергетика и инфраструктура

Наша текущая глобальная инфраструктура адаптирована только для ископаемого топлива. Строительство нового займет годы и огромное количество ресурсов.В последние годы автономных технологий , основанных на альтернативной энергии, смогли обеспечить питание удаленных пунктов в виде мини- или локальных сетей.

Полная децентрализация сети предоставит клиентам возможность продавать электроэнергию обратно в сеть, а получит контроль над необходимой и потребляемой энергией . Однако Великобритания далека от полной децентрализации из-за масштабов необходимых преобразований.

Ряд из предприятий , однако, можно считать пионерами в автономной реструктуризации в Великобритании, таких как UPS и некоторые из гигантов розничной торговли и супермаркетов .

Расширение масштабов альтернативной энергетики откроет еще рабочих мест в секторе устойчивой энергетики. Рост и внедрение во всех секторах потребуют лет планирования и значительных инвестиций .

Чтобы гарантировать будущее без дальнейших выбросов парниковых газов, мы можем начать с введения более запретов на будущие проекты по ископаемому топливу и более строгие цели по выбросам .

7 типов возобновляемых источников энергии: будущее энергетики

Что такое возобновляемые источники энергии?

Возобновляемая энергия — это энергия, полученная из природных ресурсов Земли, которые не являются конечными или исчерпаемыми, таких как ветер и солнечный свет.Возобновляемая энергия — это альтернатива традиционной энергии, основанной на ископаемом топливе, и она, как правило, гораздо менее вредна для окружающей среды.

7 видов возобновляемой энергии

Солнечная

Солнечная энергия получается путем улавливания лучистой энергии солнечного света и преобразования ее в тепло, электричество или горячую воду. Фотоэлектрические (PV) системы могут преобразовывать прямой солнечный свет в электричество с помощью солнечных батарей.

Преимущества

Одно из преимуществ солнечной энергии — бесконечность солнечного света. .Благодаря технологиям для его сбора существует неограниченный запас солнечной энергии, а это означает, что ископаемое топливо может оказаться устаревшим. Использование солнечной энергии, а не ископаемого топлива, также помогает нам улучшить здоровье населения и состояние окружающей среды. В долгосрочной перспективе солнечная энергия также может сократить расходы на электроэнергию, а в краткосрочной перспективе сократить ваши счета за электроэнергию. Многие федеральные органы власти на местном уровне, уровне штатов и на федеральном уровне также стимулируют инвестиции в солнечную энергию, предоставляя скидки или налоговые льготы.

Ограничения по току

Хотя солнечная энергия сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, она, как правило, требует значительных первоначальных затрат и является нереальным расходом для большинства домашних хозяйств.В личных домах домовладельцам также необходимо иметь достаточно солнечного света и места для размещения своих солнечных панелей, что ограничивает круг лиц, которые могут реально внедрить эту технологию на индивидуальном уровне.

Ветер

Ветряные электростанции улавливают энергию ветрового потока с помощью турбин и преобразуют ее в электричество. Есть несколько форм систем, используемых для преобразования энергии ветра, и каждая из них различается. Промышленные ветроэнергетические системы могут питать множество различных организаций, в то время как одинарные ветряные турбины используются для дополнения уже существующих энергетических организаций.Другая форма — ветряные электростанции коммунального масштаба, которые закупаются по контракту или оптом. Технически энергия ветра — это форма солнечной энергии. Явление, которое мы называем «ветром», вызвано разницей температуры в атмосфере в сочетании с вращением Земли и географией планеты. [1]

источник

Преимущества

Энергия ветра — это чистый источник энергии, а это означает, что он не загрязняет воздух, как другие виды энергии. Энергия ветра не производит углекислый газ и не выделяет каких-либо вредных продуктов, которые могут вызвать ухудшение окружающей среды или негативно повлиять на здоровье человека, например, смог, кислотный дождь или другие улавливающие тепло газы.[2] Инвестиции в ветроэнергетические технологии могут также открыть новые возможности для создания рабочих мест и профессионального обучения, поскольку турбины на фермах необходимо обслуживать и поддерживать в рабочем состоянии.

Сделайте следующий шаг, выбрав лучший энергетический план для своего дома! justenergy.com/

Ограничения по току

Поскольку ветряные электростанции, как правило, строятся в сельских или отдаленных районах, они обычно находятся вдали от шумных городов, где больше всего требуется электричество.Энергия ветра должна транспортироваться по переходным линиям, что ведет к более высоким затратам. Хотя ветряные турбины производят очень мало загрязнения, некоторые города выступают против них, поскольку они доминируют над горизонтом и создают шум. Ветровые турбины также угрожают местной дикой природе, например птицам, которых иногда убивают, ударяя по лопастям турбины во время полета.

Гидроэлектростанция

Плотины — это то, что у людей больше всего ассоциируется с гидроэнергетикой. Вода течет через турбины плотины для производства электроэнергии, известной как гидроаккумулирующая энергия.Русловая гидроэлектростанция использует канал для отвода воды, а не через плотину.

Преимущества

Гидроэлектроэнергия очень универсальна и может быть произведена как с помощью крупномасштабных проектов, таких как плотина Гувера, так и небольших проектов, таких как подводные турбины и нижние плотины на небольших реках и ручьях. Гидроэлектроэнергия не приводит к загрязнению и поэтому является гораздо более экологически чистым вариантом энергии для нашей окружающей среды.

Ограничения по току

Мост-У.Сооружения гидроэлектростанции используют больше энергии, чем они могут произвести для потребления. В системах хранения может потребоваться использование ископаемого топлива для перекачки воды. [3] Хотя гидроэлектроэнергия не загрязняет воздух, она нарушает водные пути и отрицательно влияет на животных, которые в них живут, изменяя уровень воды, течения и пути миграции многих рыб и других пресноводных экосистем.

Геотермальный

Геотермальное тепло — это тепло, которое удерживается под земной корой в результате образования Земли 4.5 миллиардов лет назад и от радиоактивного распада. Иногда большое количество этого тепла уходит естественным путем, но все сразу, что приводит к знакомым явлениям, таким как извержения вулканов и гейзеры. Это тепло можно улавливать и использовать для производства геотермальной энергии с помощью пара, который поступает из нагретой воды, перекачиваемой под поверхность, которая затем поднимается вверх и может использоваться для работы турбины.

Преимущества

Геотермальная энергия не так распространена, как другие типы возобновляемых источников энергии, но имеет значительный потенциал для энергоснабжения.Поскольку его можно построить под землей, он оставляет очень мало следов на суше. Геотермальная энергия восполняется естественным образом и поэтому не подвержена риску истощения (в человеческом масштабе времени).

Ограничения по току

Стоимость играет важную роль, когда речь идет о недостатках геотермальной энергии. Мало того, что строительство инфраструктуры обходится дорого, еще одной серьезной проблемой является ее уязвимость к землетрясениям в определенных регионах мира.

Океан

Океан может производить два типа энергии: тепловую и механическую.Тепловая энергия океана зависит от температуры поверхности теплой воды для выработки энергии с помощью множества различных систем. Механическая энергия океана использует приливы и отливы для выработки энергии, которая создается вращением Земли и гравитацией Луны.

Преимущества

В отличие от других видов возобновляемой энергии , энергия волн предсказуема, и легко оценить количество энергии, которое будет произведено. Вместо того, чтобы полагаться на различные факторы, такие как солнце и ветер, энергия волн гораздо более последовательна.Этот тип возобновляемой энергии также широко распространен, наиболее густонаселенные города, как правило, расположены вблизи океанов и гаваней, что упрощает использование этой энергии для местного населения. Потенциал волновой энергии является поразительным, но пока еще неиспользованным энергетическим ресурсом с оценочной способностью производить 2640 ТВтч / год. Всего 1 ТВтч / год энергии может обеспечить электричеством около 93850 домов в США в год, что примерно вдвое превышает количество домов, существующих в настоящее время в США [4].

Ограничения по току

Те, кто живет рядом с океаном, определенно извлекают выгоду из энергии волн, но те, кто живет в государствах, не имеющих выхода к морю, не будут иметь доступа к этой энергии.Еще один недостаток энергии океана состоит в том, что она может нарушить работу многих хрупких экосистем океана. Хотя это очень чистый источник энергии, поблизости необходимо построить крупное оборудование, чтобы помочь улавливать энергию этой формы, которая может вызвать разрушение дна океана и морской жизни, которая его обитает. Еще один фактор, который следует учитывать, — это погода: когда наступает ненастная погода, она меняет плотность волн, тем самым производя меньшую отдачу энергии по сравнению с обычными волнами без штормовой погоды.

Водород

Водород необходимо объединить с другими элементами, такими как кислород, чтобы получить воду, поскольку он не встречается в природе как газ сам по себе.Когда водород отделяется от другого элемента, его можно использовать как для топлива, так и для электричества.

Преимущества

Водород можно использовать в качестве чистого горючего, что приводит к меньшему загрязнению и более чистой окружающей среде. Он также может использоваться для топливных элементов, которые похожи на батареи, и могут использоваться для питания электродвигателя.

Ограничения по току

Поскольку для производства водорода нужна энергия, он неэффективен для предотвращения загрязнения.

Биомасса

Биоэнергетика — это возобновляемая энергия, получаемая из биомассы . Биомасса — это органическое вещество, которое поступает из недавно появившихся растений и организмов. Использование дров в вашем камине — это пример биомассы, с которым знакомо большинство людей.

Существуют различные методы, используемые для выработки энергии за счет использования биомассы. Это можно сделать путем сжигания биомассы или использования газа метана, который образуется в результате естественного разложения органических материалов в прудах или даже на свалках.

Преимущества

Использование биомассы в производстве энергии создает углекислый газ, который попадает в воздух, но регенерация растений потребляет такое же количество углекислого газа, которое, как утверждается, создает сбалансированную атмосферу. Биомассу можно использовать по-разному в нашей повседневной жизни не только для личного пользования, но и для бизнеса. В 2017 году энергия биомассы составляла около 5% от общего объема энергии, используемой в США. Эта энергия поступала из древесины, биотоплива, такого как этанол, и энергии, вырабатываемой из метана, улавливаемого со свалок или сжигания городских отходов.(5)

Ограничения по току

Хотя новым растениям для роста нужен углекислый газ, растениям нужно время, чтобы вырасти. У нас также пока нет широко распространенной технологии, позволяющей использовать биомассу вместо ископаемого топлива.

источник

Возобновляемые источники энергии: что вы можете сделать?

Как потребитель, у вас есть несколько возможностей улучшить окружающую среду, выбрав более экологичное энергетическое решение. Если вы домовладелец, у вас есть возможность установить в доме солнечные батареи.Солнечные батареи не только снижают ваши затраты на электроэнергию, но и помогают повысить уровень жизни за счет более безопасного и экологически чистого варианта энергии , который не зависит от ресурсов, наносящих вред окружающей среде. Есть также альтернативы более экологичному образу жизни, предлагаемые вашими электрическими компаниями. Just Energy позволяет потребителям выбирать варианты экологически чистой энергии, которые помогут вам уменьшить воздействие на окружающую среду за счет компенсации энергопотребления. Добавьте JustGreen в свой план электроснабжения или природного газа, чтобы снизить воздействие уже сегодня!

Привезено к вам компанией justenergy.com

Источники:

1. Energy.gov, Преимущества и проблемы ветроэнергетики, Источник: https://www.energy.gov/eere/wind/advantages-and-challenges-wind-energy
2. Energy.gov, Преимущества и проблемы ветроэнергетики, Источник: https://www.energy.gov/eere/wind/advantages-and-challenges-wind-energy
3. Управление энергетической информации США, Что такое производство электроэнергии в США по источникам энергии?, Источник: https: // www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=427&t=3
4. Bureau of Ocean Energy Management, Ocean Wave Energy, Источник: https://www.boem.gov/Ocean-Wave-Energy/
5. Управление энергетической информации США, объяснение биомассы, получено с: https://www.eia.gov/energyexplained/?page=biomass_home

альтернативных источников энергии для домовладельцев | Home Guides

По данным Управления энергетической информации США, потребление энергии в США упало на 4,8 процента в 2009 году, но только 8 процентов этой энергии приходилось на возобновляемые источники (см. Ссылки 1).Многие люди полагаются на традиционные источники электроэнергии просто потому, что они не знают, что там есть, и большинство не понимают, что их электрическая компания может получать часть своей электроэнергии из возобновляемых источников (см. Ресурсы 1). В зависимости от вашего региона вы можете запросить более высокий процент экологически чистой энергии у своей энергетической компании или установить свою собственную систему.

Покупка зеленой энергии

Первым шагом к альтернативной энергии для многих домовладельцев является покупка зеленой энергии у своей коммунальной компании.Зеленая энергия поступает из возобновляемых источников, таких как ветер, вода или солнечное тепло. Вы можете приобрести экологически чистую электроэнергию у своей нынешней энергетической компании — чтобы узнать об этом, посетите веб-сайт «Green Power Locator» Агентства по охране окружающей среды США. Согласно EPA, на каждый киловатт-час традиционной энергии, которую вы заменяете зеленой энергией, вы предотвращаете выброс более фунта углекислого газа в атмосферу. (См. Ресурсы 3, стр. 2)

Биомасса

Биомасса является вторым по частоте использования возобновляемым источником энергии в стране после гидроэнергетики, поскольку энергия получается за счет сжигания древесных отходов сельского хозяйства и промышленных деревообрабатывающих предприятий.По данным Министерства энергетики США, древесные отходы также могут быть «газифицированы», чтобы производить меньше загрязнения воздуха и больше энергии, чем при сжигании твердой древесины. Электростанции, работающие на биомассе, должны располагаться рядом с основными поставщиками древесных отходов, поэтому большинство из них сосредоточено в восточной части страны. (См. Ссылки 2)

Доступны малогабаритные бытовые печи на биомассе, которые можно легко установить практически в любом доме и вентилировать прямо снаружи, но согласно Green Institute, большинство этих печей больше похожи на комнатные обогреватели, чем на печи для всего дома. , поэтому они не являются полноценным источником зеленой энергии.Однако они могут снизить потребность вашей семьи в электричестве или газе, позволив вам снизить температуру на термостате. (См. Ресурсы 2, стр. 5)

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует естественное тепло Земли для нагрева запасов подземных вод, которые приводят в действие турбины, активируя генератор, производящий энергию. Геотермальная энергия наиболее целесообразна в западной части Соединенных Штатов из-за ограничений технологии бурения. Новые технологии позволят растениям улавливать тепло из более глубоких источников, тем не менее, делая геотермальную энергию более доступной (см. Ссылки 3).На западе США у некоторых домовладельцев могут быть индивидуальные или групповые геотермальные скважины, которые собирают тепло с земли и направляют его прямо в дом; геотермальное отопление может быть вдвое дешевле, чем отопление на природном газе (см. Ресурсы 4).

Солнечная энергия

Солнечная энергия — это обычный начальный шаг к жизни вне сети. У каждого есть доступ к солнечному свету, который поглощают фотоэлектрические элементы, вызывая реакцию на атомном уровне, которая отправляет свободные электроны в цепь в виде электричества.Это означает, что вы можете установить солнечную батарею на крыше вашего дома, чтобы производить достаточно энергии для обеспечения всего вашего электричества. Солнечные панели лучше всего работают в таких местах, как юго-запад США, где много солнечного света, но правильная установка и размещение могут заставить солнечную энергию работать практически где угодно (см. Ссылки 4). Некоторые домовладельцы с жилыми системами солнечной энергии также используют одну небольшую ветряную турбину, чтобы компенсировать недостаток солнечной энергии зимой, когда ветер бывает сильнее, но солнце не такое сильное — это называется «гибридом». «система (см. ссылки 6).

Ветер

Ветряные турбины похожи на пропеллеры на ходулях — ветер вращает лопасти, которые вращают генератор для производства энергии. Последовательное крупносерийное производство требует большого количества турбин, установленных на высоте 100 футов или выше, чтобы использовать преимущества лучшего качества ветра, поэтому такой вид производства осуществляется на предприятиях, называемых ветряными установками или ветряными фермами, которые снабжают электроэнергией компании. Ветер повсюду, но он самый сильный и самый обильный в штатах Равнин, что делает их идеальным местом для использования энергии ветра (см. Ссылки 5).По состоянию на 2011 год ветряные турбины, как правило, подходят только в пригородных или сельских районах, поскольку для каждой турбины требуется около акра земли (см. Ресурсы 3, стр. 12).

Ссылки

Ресурсы

Автор биографии

Анджела Брэди пишет с 1997 года. В настоящее время переходя к исследовательской карьере в области онколитической вирусологии, она получила награды за свою работу, связанную с геномикой, протеомикой и биотехнологиями. Она также является авторитетом в области устойчивого дизайна, много раз изучала, практиковалась и писала по этой теме.

Местные преимущества и ресурсы возобновляемых источников энергии

На этой странице:

Обзор

Местные органы власти могут значительно сократить свой углеродный след, покупая или производя электроэнергию напрямую из чистых возобновляемых источников.

К наиболее распространенным технологиям использования возобновляемых источников энергии относятся:

• Солнечная энергия (фотоэлектрическая, солнечная тепловая)
• Ветер
• Биогаз (например, газ из метантенка для очистки свалочного газа / сточных вод)
• Геотермальная энергия
• Биомасса
• Гидроэлектростанция с низким уровнем воздействия
• Новые технологии — энергия волн и приливов

Местные органы власти могут подавать пример, производя энергию на месте, покупая экологически чистую энергию или покупая возобновляемую энергию.Использование комбинации вариантов возобновляемой энергии может помочь в достижении целей местных органов власти, особенно в некоторых регионах, где доступность и качество возобновляемых ресурсов различаются.

Варианты использования возобновляемых источников энергии включают:

• Производство возобновляемой энергии на месте с использованием системы или устройства в месте, где используется электроэнергия (например, фотоэлектрические панели на государственном здании, геотермальные тепловые насосы, комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе).

• Покупка зеленой энергии через сертификаты возобновляемой энергии (REC) — также известные как зеленые метки, сертификаты зеленой энергии или продаваемые сертификаты возобновляемой энергии — которые представляют собой технологии и экологические атрибуты электроэнергии, генерируемой из возобновляемых ресурсов.

• Покупка возобновляемой энергии у электроэнергетической компании в рамках программы экологического ценообразования или зеленого маркетинга, когда покупатели платят небольшую надбавку в обмен на электроэнергию, произведенную на месте из зеленых энергоресурсов.

Выгоды от использования возобновляемых источников энергии

Экологические и экономические выгоды от использования возобновляемых источников энергии включают:

• Производство энергии, исключающей выбросы парниковых газов из ископаемого топлива и снижающей некоторые типы загрязнения воздуха
• Диверсификация энергоснабжения и снижение зависимости от импортного топлива
• Создание экономического развития и рабочих мест в производстве, установке и т. Д.

Реализация проектов использования возобновляемых источников энергии на месте

Производство электроэнергии на месте предоставляет местным органам власти самый прямой доступ к возобновляемым источникам энергии.В дополнение к общим преимуществам, проекты на местах также обеспечивают защиту от финансовых рисков и улучшают качество электроэнергии и надежность электроснабжения.

Однако местные органы власти, рассматривающие возможность производства электроэнергии на месте, могут столкнуться с возможными техническими, финансовыми и нормативными проблемами. Чтобы преодолеть эти проблемы, местные органы власти могут:

• Оценить наличие местных возобновляемых ресурсов
• Рассмотрите стоимость различных возобновляемых технологий
• Изучите совокупные затраты и выгоды от использования экологически чистой энергии на месте
• Рассмотреть требования к разрешениям для мест, где может быть размещен объект
• Привлечение местных заинтересованных сторон, особенно в отношении размещения
• Оценить имеющиеся источники финансирования и другие стимулы

Инструменты и ресурсы

Объяснение возобновляемой энергии — U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия — это энергия из источников, которые восполняются естественным образом, но с ограниченным потоком; возобновляемые ресурсы практически неисчерпаемы по продолжительности, но ограничены по количеству энергии, доступной в единицу времени.

Скачать изображение Потребление первичной энергии в США в разбивке по источникам энергии, всего в 2020 г. = 92,94 квадриллиона, всего в британских тепловых единицах (БТЕ) ​​= 11.59 квадриллионов БТЕ 2% — геотермальная энергия 11% — солнечная 26% — ветровая 4% — отходы биомассы 17% — биотопливо 18% — древесина 22% — гидроэлектрическая биомасса 39% возобновляемая энергия 12% природный газ 34% нефть35% ядерная энергия 9% уголь 10% Источник: Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики, таблица 1.3 10.1, апрель 2021 г., предварительные данные Примечание: сумма компонентов может не равняться 100% из-за независимого округления.

Какую роль играют возобновляемые источники энергии в Соединенных Штатах?

До середины 1800-х годов древесина была источником почти всех потребностей страны в энергии для отопления, приготовления пищи и освещения.С конца 1800-х годов до сегодняшнего дня ископаемое топливо — уголь, нефть и природный газ — были основными источниками энергии. Гидроэнергетика и древесина были наиболее используемыми возобновляемыми источниками энергии до 1990-х годов. С тех пор объемы потребления энергии в США от биотоплива, геотермальной энергии, солнечной энергии и энергии ветра увеличились. Общий объем производства и потребления возобновляемой энергии в США достиг рекордных значений в 2020 году.

В 2020 году возобновляемая энергия произвела около 11,59 квадриллиона британских тепловых единиц (БТЕ) ​​(1 квадриллион — это цифра 1, за которой следуют 15 нулей), что составляет 12% от общего количества U.S. потребление энергии. На электроэнергетический сектор приходилось около 60% от общего потребления возобновляемой энергии в США в 2020 году, и около 20% от общего объема производства электроэнергии в США приходилось на возобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии могут сыграть важную роль в энергетической безопасности США и в сокращении выбросов парниковых газов. Использование возобновляемых источников энергии может помочь сократить импорт энергии и сократить использование ископаемого топлива, которое является крупнейшим источником выбросов углекислого газа в США. В справочном примере Annual Energy Outlook 2021 EIA прогнозирует, что U.S. потребление возобновляемой энергии будет продолжать расти до 2050 года. В Базовом сценарии обычно предполагается, что действующие законы и постановления, влияющие на энергетический сектор, включая законы с датами окончания, остаются неизменными на протяжении всего прогнозного периода. Потенциальные последствия предлагаемого законодательства, нормативных актов или стандартов не включены в AEO2021.

Последнее обновление: 20 мая 2021 г.

.