PostHeaderIcon Альтернативные источники энергии


Альтернативные источники энергииОграниченность запасов энергоресурсов и рост их стоимости делает все более актуальным применение в быту альтернативных источников энергии. Наблюдая за развитием техники, все чаше можно сделать вывод, что эволюция человечества идет по спирали, с повторением пройденного на новом этапе. Испокон веков люди грели на солнце воду для мытья, использовали энергию ветра для размалывания зерна и т. д. Теперь же все более популярными становятся приборы, которые преобразуют солнечную и ветровую энергию в электрическую или тепловую. Конечно, для работы такого оборудования характерен ряд сложностей, в частности нестабильность и значительная зависимость от погодных условий. Зато они обеспечивают полноценную автономность, независимость от работы коммунальных инженерных служб, политической и экономической ситуации в стране, а в будущем, по достижении окупаемости, - значительное сокращение затрат на проживание в доме.


ГВС от природы
Сразу два вида приборов преобразовывают солнечные лучи в энергию: солнечные коллекторы (или гелиоколлекторы) и батареи. Немало потребителей ошибается и считает, что эти два термина означают одно и то же устройство. Однако между ними есть принципиальное различие. Назначение гелиоколлекторов состоит в получении тепловой энергии из непосредственного, а также рассеянного и отраженного солнечного излучения и передаче ее обогревательной установке. Проще говоря, гелиоколлекторы обеспечивают горячее водоснабжение (ГВС) дома при условии хорошей погоды. Работают они следующим образом:
- абсорбер, размешенный в коллекторе, нагревается на солнце;
- от абсорбера тепло переходит к теплоносителю (воде или иной жидкости), который течет по встроенным в коллектор трубкам;
- теплоноситель перекачивается в бак-накопитель;
- теплоноситель отдает в баке тепло воде, предназначенной для потребления, а охлажденная возвращается в коллектор.

Различают два вида абсорбера. Покрашенный черной краской, более простой и дешевый, несмотря на быстрое и сильное нагревание, большую часть излучения при нагреве теряет. Абсорбер с селективным покрытием стоит дороже, но сохраняет до 95 % попадающей на него энергии, то есть теряет в сравнении с первым вариантом в 10-15 раз меньше тепла. В настоящее время почти все современные коллекторы выпускаются с высокоселективными поглощающими покрытиями абсорберов, так как помимо своей высокой эффективности они отличаются большими технологичностью и надежностью. Еще один актуальный вопрос - выбор типа коллектора. Плоские имеют форму прямоугольника, на поверхности которого размещен слой абсорбера. Сверху они покрыты закаленным или минеральным стеклом. Эффективно работать такие коллекторы могут только в теплое время года, когда имеется большой процент непосредственного излучения (прямых солнечных лучей). Однако именно их в нашей стране приобретают чаше, причина чему понятна и прозаична: плоские коллекторы дешевле и требуют меньше внимания при обслуживании. Для семьи из четырех человек потребуется плоский коллектор площадью 4-6 м - он сможет обеспечить до 85-95 % горячей воды, используемой в доме в течение теплого полугодия.

В трубчатых коллекторах абсорбер находится в стеклянных вакуумных трубах. Благодаря этому КПД у данных приборов выше, чем у плоских. Кроме того, они хорошо поглощают рассеянное излучение, эффективно работают даже зимой и в пасмурные дни. Также такие коллекторы гораздо более производительны, многофункциональны и в долгосрочной перспективе выгодны. Для семьи из четырех человек необходим трубчатый коллектор площадью 2,4-3,2 м. Также в состав гелиоколлектора входят гидравлический контур из трубопроводов, клапаны, фильтры, насос (именно он обеспечивает движение теплоносителя в системе) и регулировочное оборудование. С 1 м площади гелиоколлектора можно получить до 2,5-3 кВт х ч тепловой энергии в день. Эти цифры увеличиваются в 2-3 раза летом и в южных регионах страны, но снижаются на 50-100 % зимой.

Место под солнцем
Очень важно правильно расположить гелиоколлектор. Тогда он будет работать не только надежно, но и эффективно. Чаше всего его размешают на крыше здания, а порой и вовсе встраивают в ее конструкцию. Правда, встроить удастся только плоскую модель, да и то при условии, что скат крыши составляет не менее 25°. Укрепить же можно оба типа коллекторов на крыше любых формы и конфигурации. Даже на плоской. Главное - установить специальные кровельные держатели и вывести наружу соединительные трубки. Конечно, лучше всего это делать на стадии строительства дома. В противном случае придется временно разбирать часть конструкции крыши. Значительно реже приборы устанавливают на стене лома. Также нечасто монтируют их как отдельно стояшее оборудование. Энергоэффективность коллекторов напрямую зависит от места их размещения. Конечно, наиболее полезны те из них, что «смотрят» в южном направлении.

Для плоских коллекторов это, по сути, и единственный возможный выбор. Поворот на восток или запад возможен не более чем на 15°. А вот трубчатые коллекторы допускают более широкий диапазон отклонений от юга. Планируя тот или иной вид монтажа, надо следить за тем, чтобы установку не затеняли соседние постройки или деревья. Учитывают и угол крепления коллектора. Наилучшего результата можно достичь в том случае, если лучи падают на поверхность системы перпендикулярно. Положение Солнца на протяжении года меняется, и оптимальный угол наклона летом составляет 30°, а зимой - 60°. Поскольку изменить наклон для устройства, установленного на скате крыши, невозможно, то для круглогодичной работы их монтируют под углом 45°. Если же прибор расположен на плоской крыше или во дворе дома, то можно предусмотреть возможность поворота. Кстати, расположенные поблизости строительные конструкции и соседние строения увеличивают КПД гелиоколлектора благодаря отраженному излучению.

Домашний аккумулятор
Б отличие от гелиоколлекторов солнечные батареи производят не тепловую энергию, а непосредственно электричество. По сути они представляют собой несколько объединенных в один комплект фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов), то есть полупроводниковых устройств, которые безо всяких «посредников» преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток. Аля передачи электроэнергии в домашнюю сеть используется инвертор, который превращает постоянный ток в переменный. Кроме того, бытовой солнечной системе энергоснабжения требуются аккумуляторная батарея (она накапливает энергию и дает возможность сглаживать перепады напряжения из-за изменения освещенности) и контроллер заряда (он не позволяет аккумулятору перезарядиться или разрядиться раньше времени). Фотоэлементы в солнечных батареях собирают параллельно или последовательно, причем их площадь (для бытового применения) может составлять от 5 до 50 м. Геометрические параметры и производительность батарей находятся в прямой зависимости: чем больше размеры панели, тем выше мощность производимой электроэнергии.

И все же их эффективность (хотя она и выросла за последние годы) пока не очень высока и составляет от 10 до 25 %. За один ясный солнечный день установка способна выработать не более 100-120 Вт с 1 м площади панели. Поэтому для более-менее нормального энергообеспечения частного дома, в котором проживает три-четыре человека, потребуется солнечная батарея (или набор из солнечных батарей) площадью 10-20 м. Они обеспечат подачу 1-2 кВт в день. Этого будет достаточно для функционирования системы освещения, работы компьютера, телевизора и т. д. А вот использование стиральной машины, пылесоса и других мощных приборов потребует более значительного энергоснабжения. Конечно, можно еще больше увеличить площадь солнечных панелей и закрыть ими весь южный скат крыши, но такая установка уже будет стоить так дорого, что вряд ли окупит себя даже за пару десятков лет.

Поэтому солнечные батареи пока что можно рассматривать только в качестве дополнительного и/или запасного источника. Зато они будут служить надежно в течение как минимум 10-15 лет (обычно производители предоставляют гарантийные обязательства именно на этот период), хотя практика показывает, что в отсутствие форс-мажорных обстоятельств батареи исправно работают до 30-50 лет. А после первоначальных затрат на приобретение и установку они не требуют больше никаких расходов. Еше один случай, когда стоит установить солнечную батарею, - недостаток мощности в общей (городской или поселковой) сети и невозможность ее увеличения в ближайшие годы. Также стоит рассматривать такие панели в качестве источника бесперебойного питания. Они спасут ситуацию при падении напряжения в основной сети и не дадут бытовой и компьютерной технике выйти из строя.

Польза от энергии ветра
Ветрогенератор (ветряной генератор, ветряк, ветряная электростанция) - это система, которая получает кинетическую энергию ветра и преобразует ее в электрическую. В состав такого прибора входят следующие элементы:
- ветротурбина, которая непосредственно улавливает энергию (движение ветра) и передает ее (напрямую или через передаточное звено) на вал генератора;
- генератор, преобразующий полученную силу в электрическую;
- поворотное устройство, которое позволяет прибору менять направление вместе с ветряным потоком и, тем самым, не дает системе простаивать;
- мачта, куда крепятся все остальные элементы;
- аккумуляторная батарея, предназначенная для накопления выработанной электроэнергии.

Ветротурбины бывают двух типов - лопастные и парусные. Первые отличаются существенно более высокой эффективностью. Однако хорошо работать будут только на высоте от 50 м, поскольку ветер там дует относительно постоянно, да и скорость его выше.  Как и солнечные батареи, ветряные электростанции спасают в том случае, если рядом с домом нет надежных сетей электроснабжения. Кроме того, они позволяют увеличить энергопотребление дома, не прокладывая дополнительные линии там, где хватает мощности у городских сетей. А в ветреную погоду ветрогенератор мощностью 1-3 кВт при скорости ветра 9 м/с обеспечит не только освещение, но и питание таких приборов, как телевизор, компьютер, стиральная машина, утюг, водонагреватель и электроплита. Система же, рассчитанная на выработку 5-10 кВт, полностью покроет все затраты, которые могут одновременно возникнуть в частном доме. С другой стороны, есть легкие переносные приборы мощностью до 300 Вт, которые можно быстро установить там, где это необходимо, и получить количество энергии, достаточное для работы компьютера и телевизора, зарядки мобильных устройств и освещения в одной комнате.

Увеличить производительность ветрогенераторов любого типа можно, если установить несколько ветряков, связанных в одну цепь и контролируемых через общую панель управления. Также надо внимательно отнестись к вопросу выбора места для установки. Идеальные точки - возвышенности, холмы, склоны оврагов. Нужно также следить, чтобы в 10-12 м от ветряной электростанциии не было строений (в том числе хозяйственных) и высоких деревьев, так как они будут способствовать образованию турбулентных воздушных потоков и, тем самым, снижать производительность ветроустановки. Заодно такое расстояние поможет снизить влияние шума. Наконец, прежде чем приобретать технику, следует уточнить в Гидрометеоцентре, какова среднегодовая скорость ветра в данной местности. Ветрогенератор оправдает себя в том случае, если она составляет не менее 4 м/с.

 

Возвращайте себе от 7% до 18% от стоимости каждой покупки!

Бесплатный расчет стоимости строительства и ремонтных работ

«СтройБиржа» - Бесплатный расчет стоимости строительства и ремонтных работ

Рейтинг@Mail.ru