Альтернативные источники электроэнергии

Содержание

Как реализовать альтернативное отопление частного дома

Домовладельцы частных домов рады возможности прямого подключения к центральным коммуникационным магистралям. Но чаще хозяину частного дома хочется автономности во всем, включая системы коммуникаций, чтобы не зависеть в дальнейшем от причуд муниципалитета.

Дача / участок без электричества: 4 варианта автономного электроснабжения загородного дома

Увы, затраты на обслуживание собственных хором оказываются существенней, чем при проживании в одной из квартир многоэтажки. И все проблемы приходится решать самостоятельно, без помощи ЖКХ. При проектировании в своих владениях коммуникационных сетей хозяин вынужден думать не только о комфорте, но и об экономии. А обогрев жилья в условиях морозных русских зим – весомая статья домашних расходов.

Стилизованный под старину современный ветрогенератор как альтернатива традициям в отоплении.

Поэтому альтернативное отопление частного дома – решение, к которому приходит большинство домовладельцев. Нельзя не заметить, что в данной области постоянно появляются свежие разработки, а порой новое оказывается и изрядно подзабытым старым. Например, ветряки успешно применяют некоторые современные фермеры для электрификации своих хозяйств.

Это, безусловно, вариант, но стоит рассмотреть и другие, чтобы выбрать приемлемый. Ведь место под ветровую установку можно выделить далеко не в каждом частном владении. И, конечно, многие хозяева предпочитают использовать элегантные решения для автономного обогрева своего жилья к рассмотрению которых мы и приступаем.

Гелиосистема

Солнце – самый мощный источник энергии, готовый поделиться ею с человеком. Особенно щедрость солнца актуальна при условии, что для сохранения тепла в доме его хозяином выбрана гелиосистема, то есть батарея, получающая энергию непосредственно от могучего светила для накопления ее в аккумуляторах, откуда она поступает в локальную электросеть, как только солнце уходит с небосклона. Увы, этот метод малопригоден именно как источник альтернативного отопления для жителей большинства регионов России по причине недостатка солнечного света в долгие зимние месяцы.

Монтаж гелиосистемы.

Энергия солнца в частном доме – альтернативный метод получения электричества.

Гелиосистему можно было бы использовать в качестве основной только в теплое время года, когда стоит ясная погода и отопление неактуально. Кроме того, сократив расходы на оплату счетов за электроэнергию, сэкономить все же не удастся. Дело в том, что солнечные батареи достаточно дороги сами по себе и нуждаются в профессиональном обслуживании. А аккумуляторы к ним, даже самые лучшие модели, представленные сегодня на рынке, уже через несколько лет активной работы потребуют замены в связи с выходом из строя.

Поэтому содержание гелиосистемы в качестве запасной тоже совершенно невыгодно.

Тепловой насос

Отдать предпочтение альтернативному отоплению частного дома при помощи теплового насоса – гораздо более приемлемый в холодном климате вариант, чем предыдущий. Суть функционирования такой системы сводится к получению энергии от источника с низким потенциалом. Она очень проста и фактически состоит всего из трех звеньев: компрессора, теплообменника и испарителя.

Однако возможны разные источники энергии для теплового насоса, и в зависимости от их вида сложность и стоимость реализации могут существенно различаться. Наиболее популярны среди них:

Если в первых двух случаях речь идет об обязательном бурении скважин ниже уровня промерзания грунта или до грунтовых вод, то принцип получения энергии из воздуха проще, поэтому существенно упрощается и монтаж работающего на этом принципе теплового насоса.

В перечисленных вариантах генерируемое тепло передается радиаторам большой площади, заполненным водой. Но в последнем случае возможна и альтернатива, которая успешно реализована в современных сплит-системах, функционирующих за счет преобразования холодного воздуха с улицы непосредственно в теплый, поступающий в помещение.

Устройство теплового насоса.

Принцип работы сплит-системы.

Так или иначе, тепловой насос занимает много места и требует достаточно сложного монтажа с существенными финансовыми затратами. Кроме того, для осуществления такого способа альтернативного отопления частного дома дополнительно нужна электроэнергия. Внедрение и обслуживание этой технологии обогрева довольно хлопотно и затратно, если не подразумевать установку готовой сплит-системы, лишенную первого недостатка, но дорогостоящую, нуждающуюся в подключении к электросети.

Впрочем, уменьшению расходов на электроэнергию способствует приобретение собственного генератора. Но это требует дополнительных затрат на покупку и обслуживание собственно агрегата, а затем и на топливо для него. Однако о том, чтобы обзавестись приличным генератором, следует все-таки подумать владельцам частных домов, особенно если жилье находится в населенном пункте, где нормой считается нестабильное напряжение в сети и частое отключение электричества.

Котельная установка

Котлы применяются для отопления жилых помещений настолько давно, что вряд ли могут считаться альтернативным способом обогрева. Но даже в столь традиционной системе появляются новшества, которые могут заинтересовать домовладельцев. Итак, современная котельная может функционировать:

  1. на твердом или жидком топливе;
  2. за счет электроэнергии;
  3. от газопровода или газового баллона;
  4. комбинированным способом.

Установка котельного оборудования выполняется в отдельном помещении. Наиболее экономически выгодным может быть газовый котел при условии подключения к магистрали. Но реализация такого способа отопления чревата серьезной бюрократической волокитой. В этом отношении проще с котлами, работающими на дровах, угле, мазуте или солярке, для которых главное – своевременные поставки топлива.

Устаревшая котельная установка.

Современная домашняя котельная.

Что касается электрических котлов, возможны различные варианты. Но мощный котел, рассчитанный на обогрев всего дома, будет потреблять электричество в больших объемах. Поэтому наиболее предпочтителен для тех, кто выбирает альтернативное отопление частного дома при помощи котельной, будет комбинированный агрегат, способный работать от разных источников энергии.

Теплый пол

Этот способ обогрева, быстро ставший популярным, на данный момент уже вызвал разочарование у многих домовладельцев. Во-первых, он все же достаточно дорого обходится в плане энергозатрат. Во-вторых, изрядно сушит воздух в помещениях. Но в принципе системы теплого пола по-прежнему пользуются спросом, и в этой сфере появились некоторые интересные новые разработки.

Одна из них – инфракрасная пленка, укладывающаяся непосредственно под напольное покрытие. Монтаж существенно проще, чем при укладке уже ставшего традиционным «теплого пола», а обогрев вполне эффективен. Однако, как и большинство систем отопления, функционирующих за счет электричества, пленочный пол получается теплым, но не дешевым в эксплуатации.

Монтаж электрического теплого пола.

Пленочный теплый пол

Теплый плинтус – еще одна профильная новинка. Производители позиционируют этот способ отопления как экономичный, экологичный и эффективный одновременно. Он устанавливается по периметру помещения, не требуя демонтажа пола, и прогревает примыкающие стены, препятствуя при этом выходу через них тепла, сохраняя нормальную влажность в доме.

Монтаж электрического теплого плинтуса.

Надежный тепловой щит обеспечивается электрическим ТЭНом или горячей водой в зависимости от греющего элемента, используемого в плинтусе от конкретного производителя. В отличие от конвекторного принципа, в данном случае нагревание воздуха в доме происходит за счет дальнейшего излучения тепла стенами, полом, потолком и находящимися в помещении предметами обихода, а не наоборот.

Оптимальный способ не замерзнуть

Как видите, любая система альтернативного отопления частного дома требует значительных усилий и вложений. Так неужели оптимального способа автономного обогрева попросту не существует? К сожалению, это именно так. Но выход есть. Комбинированный обогрев – единственный способ не замерзнуть и не разориться на оплате счетов. Необязательно пытаться реализовать все вышеперечисленное, пытаясь методом проб и ошибок выбрать из нескольких «зол» наименьшее.

Дровяная печь в современном интерьере.

Английский камин для отопления частного дома.

Достаточно задействовать одну из приведенных схем, а в дополнение к ней обзавестись традиционной русской печью или современным камином, который легко впишется в любой дизайн интерьера, превратившись в одну из ярких его деталей. Ведь, как уже говорилось, новое часто оказывается позабытым старым. А весело пылающий в очаге огонь – это не только гарантированное альтернативное тепло, но и уникальная атмосфера поистине душевного комфорта в вашем доме.

Просмотров: 3961

В России действуют около 600 электростанций общей мощностью 218145,8 МВт.

По типу используемой энергии их можно разделить на три группы:

  1. Тепловые – 68,4%;
  2. Гидравлические – 20,3%;
  3. Атомные – около 11.1%;
  4. Альтернативные виды электроэнергии.

Чтобы выявить преимущества того или иного вида энергии рассматриваются четыре основных параметра:

  1. Эффективность использования;
  2. Применение природных ресурсов;
  3. Влияние на окружающую среду;
  4. Потенциальная опасность.

Теплоэлектростанции

ТЭС работают на преобразовании тепловой энергии топлива таких как, нефть, уголь, природный газ,в механическую, а затем в электрическую энергию.

К недостаткам теплоэлектростанций относится использование невозобновляемых ресурсов. Недостатком будет и влияние на окружающую среду так, как в химический состав топлива входит углерод, пагубно действующий на атмосферу, создавая так называемый «парниковый эффект».

Альтернативная электроэнергия для дома своими руками

Также отрицательным будет и выброс в гидросферу теплоты с водой. Теплоэлектростанции являются взрывопожарными и химически опасными объектами.

Гидроэлектростанции

Преобразования энергии происходит за счет использования потока воды. ГЭС обладают значительным КПД до высокого 95%.

Основным преимуществом этого вида энергии является, экологически чистая кинетическая энергия воды.

Недостатком такого вида энергии является изменение водных биоценозов, и подтопление населенных пунктов вблизи ГЭС. Удерживаемые плотиной массы воды таят в себе огромную разрушительную силу.

Атомные электростанции

АЭС работают на использовании атомной (ядерной) энергии. КПД АЭС примерно равен ТЭС – 35%. В качестве топлива применяется ядерное горючее – уран, плутоний. При сжигании 1 кг урана можно извлечь столько же теплоты сколько из 3000 т каменного угля.

К недостаткам относится проблема захоронения атомных отходов, а также выброс в окружающую средурадионуклидов, оказывающих на человека и все живые существа мутагенное действие, и вызывающих лучевую болезнь. Потенциальная опасность радиационного загрязнения при авариях, представляет угрозу для жизни в течение многих лет.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы, а именно:

  1. Негативное влияние большинства электростанций на окружающую среду.
  2. Неэффективное использование невозобновляемых природных ресурсов.
  3. Потенциальная опасность для окружающего мира.

Исходя из всего этого, можно заключить, что необходима модернизация существующих электростанций или введение и поиск новых альтернативных видов источников энергии. Это требует значительных денежных затрат.

Мы каждый день пользуемся электричеством и воспринимаем горящий свет как само собой разумеющееся явление. Однако энергоресурсы не генерируются самостоятельно, и для их производства государство ежегодно тратит огромное количество финансовых средств. Данный процесс также загрязняет окружающую среду. Учёные стремятся решить эту проблему и одним из самых популярных вариантов являются альтернативные источники энергии, которые стоят дешевле и не причиняют вреда природе.

Количество видов альтернативных источников энергии постоянно увеличивается. Специалисты данной сферы предпринимают попытки создать устройства, которые конвертируют возобновляемые источники энергии в электричество. Это может быть солнечная энергия, ветер, тепло земли или биологическое топливо.

Каждый из источников изучается отдельно и на данный момент было создано несколько отдельных отраслей, которые направлены на развитие и создание более продвинутых устройств преобразования энергии. Возможно, уже очень скоро мы перестанем сжигать уголь или другие ресурсы планеты, а начнём использовать экологические чистые альтернативные источники энергии. Это позволит улучшить состояние окружающей среды и сэкономить огромное количество финансовых средств.

Солнечные батареи – один из самых популярных способов генерации электроэнергии

Индустрия солнечных батарей постоянно расширяется. По оценкам специалистов мощность такого среднестатистического источника электроэнергии каждый год увеличивается в три раза. Это свидетельствует о развитии данной области.

К основному преимуществу солнечной батареи относится экологическая чистота. Солнце не загрязняет природу, и использование панелей для конвертации электроэнергии не способствует созданию парникового эффекта. Если Россия продолжит использовать нефть в качестве основного способа для обеспечения населения электричеством, то этого природного ресурса вряд ли хватит более чем на 50 лет. Если использовать газ, то его хватит на 100 лет, а уголь можно будет жечь ещё 500 лет.

Однако не у каждой страны есть такие большие запасы природных ресурсов. В Великобритании и Франции нефти и газа вряд ли хватит больше чем на три года.

Вернёмся к солнечной энергии – она неисчерпаема и её ресурсами можно пользоваться в дневное время и даже в случае, если небо затянуто облаками. Установленная солнечная батарея обслуживается легко и быстро, а генерация энергии не требует ежедневного участия человека. Данный вид конструкции отличается прочностью и долговечностью. Срок эксплуатации источника энергии данного типа составляет более 25 лет.

В некоторых государствах использование солнечных батарей спонсируется со стороны государства. Например, если гражданин Франции устанавливает у себя дома солнечную батарею, то правительство может вернуть ему до 60% суммы потраченных денег. Многие выражают недовольство, что данный вид альтернативного источника энергии требует больших финансовых затрат. Однако каждый год стоимость таких батарей уменьшается.

Безусловно, ядерная энергия даёт гораздо больше электричества, однако история показывает, что на таких станциях может случиться авария. Если раньше основным препятствием для работы солнечных батарей была непогода, то современные модели «добывают» энергию в дневное время независимо от плотности облаков.

«Плантации» с солнечными батареями занимают много места, но если бы каждый владелец частного дома разместил такой элемент питания на крыше, то потребление энергии из обычного источника сократилось бы во много раз. Постоянное развитие технологии приводит к снижению цены солнечной батареи – сегодня её может позволить себе купить любая семья с постоянным доходом. Подержаный автомобиль стоит дороже, чем солнечная панель. Также многие используют солнечные коллекторы, которые отлично подходят для нагрева воды. Светодиодные фонари на солнечных батарейках уже успели стать трендовыми.

Ветрогенераторы – насколько востребовано данное устройство?

Энергия ветра может быть преобразована в электричество и для этого используют ветрогенераторы. Турбины данного типа имеют привлекательный внешний вид и обладают достаточно высокой эффективностью. Большинство моделей не требуют управления человеком и служат на протяжении долгого времени.

Альтернативные источники энергии для частного дома своими руками

Разделяют горизонтальные и вертикальные турбины.

Горизонтальные устройства оснащены флюгером и системой слежения. У вертикальных устройств нет необходимости ориентации на ветер и они отличаются большей надёжностью. Устройство работает даже если скорость ветра низкая — в таких условиях она продолжает производить энергию. Оно характеризуется низким уровнем шума и высокой долговечностью.

Многие специалисты спорят о том, какой вид ветряной турбины лучше. Вертикальные установки менее эффективны, чем горизонтальные – разница составляет в 10%. Преимущества ветрогенератора очевидны:
• Ветер есть везде. Это значит, что установка окупится в любом случае, так как она будет производить энергию на постоянной основе.

• Экономия финансовых средств для государства. Если массово внедрить данную технологию, то цена одного кВт снизится до 5 центов.

• Экологическая чистота. Использование этого альтернативного источника энергии не загрязняет атмосферу.

• Занимают мало места. В отличие от солнечной панели, они занимают гораздо меньшую площадь.

• Снижение зависимости от нефти. Этот природный ресурс когда-нибудь кончится и поэтому стоит инвестировать в ветрогенераторы.

Следует отметить, что на данный момент начальная стоимость установки достаточно высокая. Однако её цена будет снижаться по мере развития технологий.

Тепловые насосы – секрет популярности

Тепловой насос очень распространён среди владельцев домашнего хозяйства. Он применяется для отопления помещения. Если описать принцип его действия вкратце, то он конвертирует уличное тепло в «домашнее». Бывают насосы типа грунт-вода, вода-вода, вода-воздух и воздух-воздух. Внутри системы установлен капилляр, конденсатор, испаритель и компрессор. Устройство функционирует за счёт терморегулятора и хладагента, который циркулирует внутри устройства.

Хладагент забирает тепло у испарителя, который в свою очередь добывает тепло из воды, воздуха или почвы. Достоинства теплового насоса:
• Экономия денег. Устройство потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем обычный котёл.

• Экологичность. Не производит вредные выбросы углекислого газа.

• Безопасная работа. Так как тепловой насос не использует топливо, то он не способен взорваться или загореться.

• Универсальность. С помощью этой системы можно нагревать и остужать воду.

• Надёжность. Вы наверняка удивитесь, но данная система намного надёжнее, чем стандартный котёл газового или электрического типа.

• Долгий срок эксплуатации. Они могут работать на протяжении 30 лет и сохранять работоспособность.

• Комфортное использование. Большинство моделей работают в автоматическом режиме.

Данное устройство стоит дороже, чем обычный котёл. Однако если вы заботитесь об окружающей среде, то это ваш вариант. В любом случае, цена не настолько велика и приобретение теплового насоса может позволить себе любой человек.

Биогаз – хороший способ заботы об окружающей среде

Биогаз состоит из метана и углекислого газа с примесями других газов. Он образуется благодаря активности бактерий, которые обрабатывают биологические отходы. Данный процесс получил название анаэробного сбраживания. После «работы» бактерий эти отходы можно использовать в качестве удобрений.

Этот способ получения энергии имеет хорошую экономическую выгоду. К основным достоинствам этого топлива можно отнести доступность – этот альтернативный источник энергии может позволить себе любой человек. Сырьевая база постоянно пополняется и благодаря этому методу решается один из самых насущных «экологических» вопросов – как расходовать скапливающийся мусор? Единственный недостаток данного вида добычи энергии заключается в том, что он способствует созданию парникового эффекта.

Вышеперечисленные способы добычи электроэнергии уже очень скоро станут применяться в большинстве развитых стран. Они выгодны не только в плане экономии денег, но и актуальны из-за своей экологичности и эффективности.

Альтернативные источники энергии своими руками очень заманчивая идея. Давно хотел солнечный зарядник для электровелосипеда, но платить по 5 долларов за ватт мощности мне казалось чересчур. К тому же как все это хозяйство впишется в городской квартире, не говоря уж о мобильном использовании… Потом попалась на глаза статья, в которой человек из Америки описывал, как он спаял самодельную батарею в виде ящика с прозрачным верхом, в общем, идея вдохновила.

С самого начала мне было понятно, что покупать элементы я буду на ebay. Нужна для этого долларовая карта Visa Classic, регистрация на самом ebay и на PayPal — платежной системе, без которой ничего не сделать. PayPal, в отличие от ebay, имеет русский сайт. Самая долгая процедура — так называемая привязка карты на PayPal, с вас снимают доллар с чем-то денег, вы идете в банк и узнаете код операции, который вбиваете в форму на сайте PayPal, после чего можете без проблем с ним работать. Пользоваться всякими там посредниками типа ebaytoday.ru обычно нет никакой необходимости.

В городе Фремонт в штате Калифорния нашлись ячейки фирмы Evergreen:
Power (Watts): 1.75 Wp
Current (Amps): 3.5 Imax
Voltage (Volts): 0.5 Vmax
Thickness 190 ?m = 0.19 mm
Exact dimension: 3 1/4 inches x 6 inches, or 80 mm by 150 mm
Weight: Just above 6 grams, or 0.2 oz.
Исходя из них, определилась общая конфигурация системы. Собираем 3 панели по 36 ячеек каждая. Они имеют номинальное напряжение 18 В и могут соединяться последовательно, заряжая аккумулятор электровелосипеда на 36 В, или параллельно — для зарядки свинцовокислого аккумулятора 12 В. От него работает инвертор, дающий 220 В для питания компьютера или другой нагрузки. На роль инвертора сразу примыслился недорогой компьютерный ИБП. Заряд велоаккумулятора контролируется по температуре электронным термометром, для свинцовокислого необходим еще контроллер — устройство, не дающее вскипятить в нем электролит и позволяющее постоянно держать солнечную батарею подключенной к нему ни о чем не беспокоясь.

Панели складываются книжкой, для обеспечения мобильного использования. Габарит 520х560 мм. (Да, не портатив. Я бы с собой в велопрогулку такое не взял) Варианты мобильного использования — зарядка электровелосипеда в длительной поездке (3 шт) или работа с ноутбуком где-нибудь на природе (1 шт).

Покупки и бюджет

Вышеупомянутые ячейки Evergreen Solar, с мелкими повреждениями краев (chipped) — 100 шт. за $169 плюс $40 за доставку из США. Реально подавец дает еще 10 ячеек в качестве бонуса, что как нельзя более уместно, ведь нам надо 108 шт. Плоский провод для пайки ячеек и шин (Solar Cells/Panels Tabbing Wire) — 100 футов за 11 долларов плюс $6 — доставка из США. Оргстекло 1100х1300х2 мм — 3 листа по 960 руб\лист. Аккумулятор Leoch DJW12-18 4 штуки с доставкой на дом (из Москвы) — 6000 руб. Необслуживаемый, срок службы 8 лет. Источник бесперебойного питания Ippon Comfo Pro 400 — 1300 руб в соседнем магазине, т.к. понравился ценой. Контроллер на 10 А — за $27+6 от тайваньского производителя. Привлек малым собственным потреблением энергии и возможностью (чисто теоретической, впрочем) конфигурить его через компьютер. Три диода Шоттки 5 А по 20 руб\шт. Профиль алюминиевый, рейка сосновая, краска, винты, гайки, разьемы, провода и т. п. — учету практически не поддаются

Об электросхеме

Провода от солнечных батарей собираются на две трехштырьковые вилки (обычные для сетевых шнуров на компьютерной технике). Вилки соединены изолентой вместе, получается разьем с шестью контактами. Ответные части обьединены в “розетки” — 2 шт. Режим использования меняется переключением вилки в другую “розетку”. На одной из них контакты соединены последовательно, снимается 36 В для электровелосипеда, которые далее идут через амперметр штатного сетевого зарядного устройства на кабель к велосипеду. На тот же кабель подключен и вывод сетевого зарядника (через диод, чтобы на него не попадали 36 В). Таким образом, можно заряжать велосипед от сети (параллельно три цепочки 12 В), либо от солнца (всю батарею 36 В). На другой розетке все три минуса собраны вместе, плюсы также, только не напрямую, а через 3 диода Шоттки, назначение которых — исключить обратный ток через параллельно включаемые солнечные модули. Дальше плюс и минус идут на вход контроллера. К нему также подключена аккумуляторная батарея.

Попытка включать нагрузку на соответствующий выход контроллера не была успешной, т. к. он ограничивает ток на выходе значением 10 А и периодически отключает ИБП в самый неподходящий момент. Пришлось ИБП подключать к батарее напрямую, т. е. минус непосредственно к его входу аккумулятора, а плюс — через два параллельно включенных тумблера. ТВ — 1 — 2. Рычажки тумблеров соединены планкой. Ток идет параллельно через 4 пары контактов с номиналом по 5 А. Собственный ИБПшный аккумулятор (малой емкости) не используется.

ИБП служит в качестве инвертора, к нему не подключено 220В. Его мощность 240 Вт. Он включается в режим “холодный старт”, при подсоединении аккумулятора. Писк при работе можно отключить программно, но я предпочел просто удалить динамик. Кнопка включения выпаяна, на ее место подключен провод с выключателем, выведенный на щиток управления всей системой, честно говоря, в нем нет большой необходимости. Выключается он автоматически через 5 мин. после снятия нагрузки (это называется “Green Power”) Нагрузкой для ИБП в настоящее время служит ноутбук с подключенным к нему внешним дисплеем.

Индикация разряда батареи есть на контроллере — меняется цвет светодиода. ИБП ограничивает разряд батареи не менее 9 В под нагрузкой, чего испытать пока не пришлось. Планируется еще подключить вольтметр на аккумулятор, он мне представляется информативнее чем светодиоды.

Пайка

Первый опыт пайки меня заставил понервничать. Нормального соединения получить не удалось, более того, при повторении попыток пропаять одно и то же место серебряное напыление, к моему ужасу, быстро разрушилось. (Типичная проблема при пайке. По нормативам серебряные контакты должны выдерживать не менее 3 циклов пайка/отпайка, но при правильных температурных режимах) Посмотрев-почитав кое-что, внес поправки в технологию — уменьшил мощность паяльника (изначально 65 Вт). Покупать регулируемый не стал, а просто включил последовательно с ним патрон для лампочки. При лампочке 100 Вт все стало на свои места. Вместо кислоты использовал раствор канифоли в спирте. Стал зачищать контактные площадки. Это сильно влияет на результат. Они не повреждаются при зачистке. Стал наносить припой на соединитель, невзирая на уверения продавца, что на нем уже есть слой припоя. (И правильно сделал, т.к. на шинках нанесен только припой, но его очень мало, что критично при неправильных режимах пайки) Результат меня вполне удовлетворил.

При пайке не повредил ни одной ячейки. Правда, получил трещину на одной, бездумно складывая «готовый продукт» пачкой на дно коробки из гофрокартона. Дно оказалось неровным (слои картона внахлест), и нижняя ячейка треснула под весом всей пачки – около 600 грамм. (Очень повезло, т.к. промышленный процент боя на пластинах меньше 200 микрон вполне может доходить до 5%. Хотя 2% все-таки ближе к норме. А у автора получилось меньше 1% боя. Аккуратно работал, молодец.)

Конструкция панели

Каждая панель состоит из двух половин, складывающихся “книжкой” на дверных петлях. Обе половины — коробки из оргстекла. Оргстекло выбрано из следующих соображений:
— Меньший (по сравнению со стеклом или поликарбонатом) коэффициент преломления дает меньшие потери энергии за счет отражения света.
— Меньшая прозрачность для инфракрасного излучения снижает ненужный нагрев ячеек , сопровождаемый уменьшением к.п.д.
— Легкость и ударостойкость, важные при мобильном использовании
— Простота мех. обработки

А недостаток у такого материала один, но самый важный — неоптимальность оптических и спектральных характеристик стекла значительно снижает эффективность фотопреобразования всей конструкции. Но для самоделки и так пойдет.

Резка оргстекла

— Режьте пакет из четырех слоев, лучше и для скорости и для качества. Можно бы, наверно, электролобзиком, но мне пришлось вручную. Разметку нужно на каждом слое, ее можно видеть при резке.
— Меняйте полотна, они тупятся довольно быстро. Нормальная скорость резки около 2 мм\сек (один слой)
— Опилки собираем на лист бумаги. Растворив их в дихлорэтане, получаем клей для оргстекла

Склейка и подготовка коробки

Полученный пакет из четырех листов (на один модуль) сверлим по периметру диаметром 5.5 мм, разметив верхний лист. После приклеивания окантовки шириной 15 мм (один слой на тыльный лист и два слоя на лицевой) стягиваем листы вместе струбцинами и сверлим окантовки диаметром 3.2 мм по центрам отверстий 5.5 мм. Лицевые и тыльные листы соединяем винтами М3 с полукруглой головкой. Головки и гайки получаются заподлицо с поверхностью листа, гайки не нужно держать, т. к. они входят в отверстия с некоторым натягом. Готовим отверстия под петли, ручки сверху, болты крепления на раме. Клей разводим до густоты канцелярского. Для растворения порошка из оргстекла в дихлорэтане лучше оставить его на 1-1.5 часа. Склеиваем однократным сильным прижатием, выдавливая воздух, хорошо видимый между слоями стекла. Помещать под пресс нет особого смысла

Все хорошо, но только модуль получается негерметичным и вряд ли прослужит 20 лет.

Ячейки и провода

Ячейки соединяем последовательно, 18 шт. на полупанели, обе полупанели также последовательно. Лицевая сторона с двумя длинными дорожками — это минус, тыльная с шестью посеребренными квадратиками — плюс. Заранее распаянные плоским проводом ячейки укладываем лицом на стол, обеспечивая зазор 10 мм с помощью крестиков для укладки кафеля.

Альтернативные источники энергии

Паяем ячейки, ряды ячеек соединяем шинами, укладываем провода для выводов наружу и в смежный полумодуль. Провода — акустический кабель в силиконовой изоляции. Для соединения внутренних полостей полупанелей с атмосферой провода с зазором вставлены в 10 см. отрезки силиконовой трубки ( от капельницы, можно купить в аптеке). Трубки при сборке вклеиваются силиконовым герметиком в окантовку.

Сборка панели

На каждую ячейку наносим шприцем по две “капли” силиконового герметика. Размещаем их по линиям плоских проводов, так как по этим линиям будут передаваться усилия от термического расширения панели. Важно, чтобы они замыкались на плоский провод, в минимальной степени воздействуя на тонкий керамический лист ячейки. Плоский провод в зазоре между ячеек сложен слегка гармошкой.

Прижимаем тыльный лист к ячейкам. Благодаря его прозрачности легко видеть результат. Получившиеся пятна контакта после затвердения герметика сохраняют хорошую эластичность, что важно для снижения термонапряжений.

Для большей жесткости всей конструкции на тыльный лист в зазоры между рядами ячеек вклеиваем четыре “опоры” — кубики из оргстекла 5х5х6 мм. Их назначение — исключить возможность “продавить” лицевой лист до касания ячеек каким-либо случайным нажатием.
Наносим тонкий слой герметика на боковины и стягиваем винтами тыльную и лицевую панели, ставим петли и ручки.

Рама на балконе

Весьма нетривиальный вопрос как оказалось. Всевозможный бытовой (мебельный) алюминиевый профиль имеет, как оказалось, близкую к нулю способность противостоять скручиванию. В общем, только второй вариант конструкции меня устроил. В основе — 4 направляющих, в пазы которых вставляются панели. Каждая из направляющих состоит из соснового прямоугольного бруска 30х12 мм. На передней (узкой) стороне шурупами крепится плоский алюминиевый профиль (в строймагазинах фигурирует как “окантовка порога”), на длинных сторонах — штапик оконный образцового качества, образующий с алюминиевой полосой паз глубиной 10 и шириной 12 мм для панелей. На каждую направляющую ставятся три поперечных опоры ( из 16 мм фанеры), в месте контакта с балконом на них клеился резинка-амортизатор. Средняя из поперечных опор воспринимает вес панели, она имеет углубления — гнезда для несущих болтов, ввернутых в верхнюю полупанель каждого модуля -”книжки”. Внизу алюминиевый профиль изогнут, образуя захват за край балкона. Внутри алюминиевого захвата находится близкий по форме захват, выполненный из упругой стальной полосы, так что для установки в штатное положение необходим некоторый натяг вверх. Это обеспечивает отсутствие люфтов и возможности разбалтывания соединения ветровой нагрузкой. Сверху имеются кронштейны под болты 50х6 мм, которыми направляющие крепятся к балконной раме. Направляющие связаны двумя поперечинами из алюминиевого Т — образного профиля. Все, кроме лицевого алюминия, красится белой нитрокраской.

Последний момент про краску меня смущает. На практике, за время эксплуатации модуль часто подвергается воздействию ветра с песком, что приводит к эффекту пескоструйки. Краска за пару лет облезет. Но для домашего использования это конечно не критично.

Кошмары, страшилки и опасения

Страшилки главная — эффективность всего хозяйства. Продавец ячеек на Ebay рекомендуется как “основной дистрибьютор” компании Evergreen Solar, производителя ячеек и собственно солнечных батарей. Она часто отвечает на вопросы, и из ответов я почерпнул немало сведений, которые мне показались довольно важными. Например:

“Согласно Evergreen Solar 2% несортированных ячеек могут иметь пониженную мощность, и если вы соединяете ячейки последовательно, мощность панели равна мощности самой слабой ячейки, умноженной на число ячеек. Точно так же, как расход воды определяется самой тонкой трубой в трубопроводе.” Тут важно собрать последовательно солнечные элементы с одинаковым током, тогда даже при разной мощности падения эффективности модуля в целом не будет.

“… Вы можете построить большую панель, из 144 ячеек, но, наверное, лучше сделать две панели из 72 ячеек. Почему? Потому что в больших группах, которые вы хотите создать, нужно множество диодов для сегменирования последовательных серий ячеек чтобы свести к минимуму потери энергии в случае выхода из строя одной ячейки, например — если на ячейку падает лист с дерева и она выгорает. Для более крупных панелей настоятельно рекомендуется применять диоды. ”

Также во многих местах этой переписки рекомендуется самостоятельно подбирать ячейки по близкие по мощности для соединения их в панель. Мне эта задача кажется неисполнимой, но рассуждения об узком месте и обводных диодах все же произвели на меня некоторое впечатление. Я получил 110 ячеек для трех панелей из 36 ячеек каждая, так что и подбирать особо нечего. Но мысль об 1-2 “слабых” ячейках из-за которых целая панель будет иметь потери мощности неприятна.

Итак, вытаскиваем панели на травку, ориентируем на солнце и измерям ток в режиме короткого замыкания. Это довольно показательный режим, поскольку максимальная мощность достигается при токе 90% от тока к.з. Получаем 2,88 А на открытой панели (без лицевого стекла), 2.55 А на закрытой (А я что говорил!!! При правильно подобранном стекле такого не происходит). Другие две панели (закрытые) дают 2.58 и 2.52 А. Ячейки сильно греются, так что долго в к.з. лучше не держать. Учитывая широту 54 градуса и шесть часов вечера удовлетворяемся этим результатом.

Реально при зарядке велоаккумулятора от батарей уже в боевой позиции на балконе можно видеть ток 1.8 А при напряжении 45 В. Т. е. заряжает он быстрее сетевого зарядника, но только, если небо чистое. Даже слабое облачко снижает ток раз в 5-10. (Ток прямо пропорционален освещенности!!!) В принципе, это серьезный минус, т. к. NiMH аккумуляторы очень малыми токами заряжать нельзя. На ноутбук с дисплеем часа этак на 4 в день энергии вполне хватает и независимо от погоды, по крайней мере сейчас, летом. Чем не альтернативные источники энергии своими руками.

Какие есть альтернативные источники энергии?

Альтернативная энергетика охватывает все те вещи, которые не потребляют ископаемого топлива. Они– доступны, экологически чистые и не загрязняют (или очень мало) окружающую среду. Существует несколько альтернативных энергетических проектов, работающих в разных странах, чтобы уменьшить нашу зависимость от традиционных ископаемых видов топлива. Есть много впечатляющих вариантов, на которые вы можете обратить внимание. В этой статье предлагаю больше узнать о них.

Солнечная энергия

Является первым источником энергии в мире. Ее использовали даже гораздо раньше, чем люди узнали как зажечь огонь. Многие живые существа флоры и фауны зависят от солнечной энергии. Она в основном используется для генерации света и тепла. Приходящая на планету солнечная энергия зависит от орбитальной траектории Солнца и его вариаций в пределах галактики. Кроме того, она зависит от активности, происходящей в космосе и на солнце. Как полагают, благодаря именно этой энергии, было разделение на сушу и море в Ледниковый период. Солнечная энергия – наиболее широко используемый альтернативный источник энергии во всем мире. Около 70% солнечного света отражается обратно в космос. У нас только 30% солнечного света, чтобы удовлетворить свои энергетические потребности. В то время как солнечная энергия используется для производства солнечной энергии, она также используется для сушки одежды, для фотосинтеза растений, людьми во время зимних сезонов – для теплой температуры их тел. Солнечную энергию можно добывать либо из солнечных нагревателей, либо используя фотоэлектрические (PV) ячейки .

Есть два вида солнечной энергии: активная и пассивная. Пассивная солнечная энергия в основном использует длительность, положение и интенсивность солнечных лучей для нагревания конкретной области. Она также используется, чтобы вызвать воздушный поток из одной зоны в другую. Активная солнечная энергия использует электрические и механические технологии, такие как сбор панелей в захвате, преобразования и хранения энергии для использования в будущем. Солнечная энергия не загрязняет окружающую среду и широко используется во многих странах. Она является возобновляемым источником энергии, так как солнце будет продолжать производить солнечный свет все время. Панели солнечных батарей, которые необходимы, чтобы использовать эту энергию можно использовать в течение длительного времени, они практически не требуют технического обслуживания. Солнечная энергия оказывается неэффективной в более холодных регионах, которые не получают длительного солнечного света. Она не может использоваться в течение ночи, также батареи не могут потреблять весь солнечный свет. Ее энергетических преимуществ намного больше, чем недостатков.

Энергия ветра

Эксплуатировалась в течение очень долгого времени, столетиями. Ее использовали в парусных судах, чтобы сделать возможными торговые пути в дальние страны. Один ветряк может питать орошения сельскохозяйственных культур, а также энергетические потребности семьи– откачку воды и электрическое освещение. Тем не менее, в настоящее время существует несколько видов ветряков, которые используются для создания требуемой энергии в основном для промышленного использования. Многие из ветровых турбин могут захватить много энергии сразу перед подачей его в электрическую сеть. Все их знают, как ветровые электростанции, которые используется уже в течение многих лет по всему миру. Лишь Соединенные Штаты не спеша осваивают этот альтернативный источник энергии. Энергия ветра – возобновляемый источник энергии, снижающий наш союз с зарубежными странами, которые поставляют для нефть и газ. Она не вызывает никакого загрязнения воздуха и создает рабочие места в последние несколько десятилетий. Улучшение в технологии привело к снижению стоимости установки ветроэлектростанций. Энергия ветра может быть использована только в тех областях, в которых есть сильные ветры. Это означает, что она не может быть использована в качестве источника для энергии в любом месте на Земле. Она иногда создает шумовые помехи, поэтому не может использоваться вблизи жилых районов. Эти недостатки свидетельствуют о том, что энергия ветра может добываться только в отдельных регионах.

Геотермальная энергия

означает Земля и означает энергию. Под геотермальной энергией имеется ввиду энергия, выработанная под землей. Она абсолютно чистая и возобновляемая. Геотермальная энергия используется в течение последних нескольких лет. Земля содержит расплавленные породы, которые называются магма. Тепло непрерывно продуцируется оттуда. Температура повышается примерно на 3 градуса по Цельсию, на каждые 100 метров под землей. Ниже 10000 метров температура настолько высока, что ее можно использовать для кипячения воды. Вода делает свой путь глубоко внутри Земли и горячий камень кипит как вода. Затем кипящая вода производит пар, который поглощают геотермальные насосы. Пар вращает турбины, которые в свою очередь, активируют генераторы. Геотермальная энергия может быть найдена в любом месте на земле.

Альтернативные источники энергии: обзор технологий

В большинстве стран используют эту энергию для выработки электроэнергии и мощности миллионов домов. Области, которые имеют высокие подземные температуры это те, которые подвержены землетрясениям и извержениям вулканов. Соединенные Штаты производят больше геотермальной энергии, чем любая другая страна в мире. Большинство геотермальных резервуаров горячей воды расположены в западных штатах, на Аляске и Гавайских островах. Геотермальная энергия– полностью возобновляемая. Земля будет продолжать производить тепло до тех пор, пока мы здесь. Если эти ресурсы будут использоваться эффективно, они могут обеспечить решение энергетических проблем в мире. Геотермальная энергия никаким образом не загрязняет окружающую среду. Также делает нас менее зависимыми от стран, богатых на нефть и газ. Она значительно экономит средства, так как топливо не требуется, чтобы добывать энергию из-под земли. Эти преимущества делают геотермальную энергию одним из лучших альтернативных источников. Но, геотермальная энергия имеет и недостатки. Она может добываться только в конкретном регионе, а не везде. Земля может выделять определенные вредные газы, выпуская тепло, которое может оказаться неблагоприятными для человечества. Кроме того, районы, где эта энергия есть, подвержены землетрясениям и извержениям вулканов. Кроме того, создание геотермальных электростанций требует огромных затрат на установку. Вот некоторые плюсы и минусы геотермальной энергии .

Гидроэлектроэнергия

Энергия, вырабатываемая солнцем, и энергия ветра перемещают ветер. Тепло, вызванное солнцем гонит ветер. Движение ветров затем захватывается ветровыми турбинами. И ветер, и солнце – причина испарения воды. Затем водяной пар превращается в дождь или снег и стекает в море или океаны через реки, ручьи. Энергия движущейся воды может быть использована. Она называется гидроэлектрическая. Гидроэлектростанции, захватывая кинетическую энергию, двигают воды и дают механическую энергию турбинам. Подвижные турбины затем преобразовывают механическую энергию в электрическую через генераторы. Плотины во всем мире были построены только для этой цели. Гидроэнергетика – крупнейший в мире альтернативный источник. Существуют различные типы гидроэлектростанций. Выбор гидростанции зависит от объема и потока воды. Гидроэнергетика – возобновляемый, предсказуемый и управляемый источник энергии. Она не выделяет парниковых газов и являются экологически чистой. С отрицательной стороны, гидроэнергетика может вызвать неблагоприятное воздействие на водную флору и фауну, уменьшать поток воды, который может влиять на сельское хозяйство. Также требует огромных затрат на строительство и может привести к хаосу, если возникнут неполадки.

Энергия биомассы

Это процесс, с помощью которого альтернативная энергия генерируется посредством превращения биологических материалов и отходов в формы, которые могут быть использованы в качестве источников энергии для отопления, выработки электроэнергии и транспортировки. Эти углеродные вещества или материалы, преобразованные на ископаемые виды топлива в течение длительного периода времени не рассматриваются в качестве биомассы. Тем не менее, в их первоначальном состоянии они рассматриваются как биомасса. Это происходит из-за разделения углерода. Они ранее содержали углеродный цикл. Это делает их по-разному влияющими на уровни углекислого газа в воздухе.

Энергия биомассы существовала с древних времен, когда люди сжигали древесину или уголь для отопления своих домов или приготовления пищи. Древесина по-прежнему остается наиболее распространенным источником для производства энергии из биомассы. Помимо древесины, другие продукты также используются для добычи энергии биомассы. Например, включают зерновые культуры, заводы, свалки, коммунально-бытовых и промышленных отходов, деревьев и сельскохозяйственных отходов. Биомасса является возобновляемым источником энергии. Мы могли бы производить ее до тех пор, пока существуют культуры, растения и отходы. Это не создает никаких выбросов парниковых газов и может быть легко извлечено через процесс сгорания. Еще одним преимуществом является то, что биомасса помогает уменьшить свалки. Биомасса является сравнительно неэффективным по сравнению с ископаемым топливом. Они выделяют метан газы, которые могут быть вредными для окружающей среды.

Энергия океана

Земля предлагает много источников энергии. Так же, как геотермальной и солнечной энергии, которая уже давно используется в системах отопления домов и освещения. Даже в прошлом веке эти формы энергии были в использовании. Из-за массивных размеров океанов, эта энергия может быть использована в более широком масштабе, чем другие альтернативные источники энергии. Волны, производимые океаном и приливы, которые обрушились на берег моря обладают огромным потенциалом. Если их силу использовать эффективно, то можно сократить энергетических проблемы мира. Есть три типа: приливная энергия, энергия волны и океанская термальная энергия. Приливные электростанции в основном включают в себя использование кинетической энергии от входящих и исходящих приливов и отливов. Разница высоких приливов и отливов также играет важную роль в этом отношении. Существует много энергии, которая может использоваться из волн. Это еще одна форма гидроэнергии. Взлет и падение океанских приливов и отливов захваченных приливными генераторами, которые вращают турбины. Движение турбин отвечает за выработку электроэнергии. Короче говоря, приливной генератор захватывает кинетическое движение приливов и преобразует их в электрическую энергию. Главным преимуществом приливной энергии является то, что она полностью возобновляемая и гораздо более предсказуема, чем волновая энергия.

Водородная энергетика

Водород является самым распространенным и доступным элементом на земле, но он редко встречается один. Даже вода содержит две трети водорода. Он, как правило, встречается с другими элементами и отделяться прежде, чем мы сможем использовать его. Водород имеет огромный потенциал и может быть использован для питания домов, транспортных средств и даже космической ракеты. Отделить водород от других элементов энергозатратно, и, следовательно, довольно дорого стоит извлечь его. Основное преимущество водородной энергетики– она является чистым источником топлива и не оставляет каких-либо элементов отходов, кроме воды. Там нет вредных выбросов для окружающей среды. Она полностью является возобновляемым ресурсом и может быть произведена снова и снова по первому требованию. Водород также может быть использован для изготовления бомб. Например, которые использовались Америкой на Хиросиму и Нагасаки, что делает его легко воспламеняемым. Зависимость от ископаемого топлива до сих пор остается, чтобы извлечь водород из других элементов. Кроме того, это довольно дорого для производства и хранения. Таковы некоторые из альтернативных источников энергии, которые могут быть приняты во внимание при планировании производства и потребления энергии. Вы можете использовать любой из них, и вы будете удовлетворять свои потребности в электроэнергии .

Литература

  1. Электронный источник: environment.
  2. Электронный источник: www.renewableenergyworld.com.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *