Тарифы на энергоносители постоянно повышаются, заставляя обращаться к природным источникам энергии. Альтернативные источники энергии практически неиссякаемы, используются человечеством на 0,001%.
Виды энергии
Человечество использует для выработки энергии не возобновляемые источники энергии – уголь, газ, нефть. Запасов которых может не хватить уже для живущего поколения, поэтому энергоносители постоянно дорожают. Современная семья тратит до 40% бюджета на свет, отопление, топливо для авто. По прогнозам экономистов в ближайшие 15 лет затратная часть на энергоносители станет основной – до 70%.
Практически любые природные факторы можно превратить в энергию: солнце, ветер, движения воды, тепло недр, разложение биомассы. В России для частного дома наиболее актуальны энергия солнца, ветра и тепло недр. Энергия воды – приливная, напорная, геотермальные источники сложны в реализации технически, возможны проблемы с использованием недр за границами участка.
Вопрос использования природных ресурсов не проработан на законодательном уровне. Согласно действующего законодательства все природные ресурсы принадлежат государству. Поэтому даже использование энергии солнца может теоретически облагаться налогом.
Ветер
Энергию ветра люди используют давно, эффективно научились использовать 40 лет назад со строительством ветряных электростанций. Ветрогенератор представляет собой систему лопастей, соединенных с генератором через редуктор или напрямую. Приемлемых показателей ветрогенераторы достигают при высоте мачты более 15 метров, что в условиях частного дома обустроить проблематично. Низкие мачты «работают» 15% дней в году, высокие – до 30%.
Современные разработки формы лопастей приспособили ветрогенераторы под все условия эксплуатации и движения воздуха: тихоходные, быстроходные, роторные.
Тихоходные предназначены для скоростей ветра 2-6 м/с, представляют собой ветровое колесо с большим количеством лопастей 15 – 30 шт. Они низкошумны, хорошо запускаются в малый ветер, но обладают малым КПД и большой парусностью.
Быстроходные рассчитаны под ветер 5 -15м/с, имеют 3 – 4 лопасти. Отличаются высоким КПД и шумом, самые распространенные в мире.
Роторные представляют собой бочку с вертикальными лопастями. Не требуют ориентирования по ветру, самый низкий уровень шумов, но все перечеркивает самый низкий КПД.
Использование ветрогенераторов в частном домостроении имеет смысл как один из источников энергии.
Солнце
Солнечная энергия является самым перспективным источником неиссякаемой энергии. За год на поверхность земли попадает солнечного излучения в 30 000 раз больше, чем годовое потребление электроэнергии всем населением планеты. Ведутся постоянные работы по улучшению КПД фотоэлектрических преобразователей и гелиоустановок. Это позволяет использовать их для промышленной выработки электрической энергии.
Возможно самостоятельное изготовление фотоэлектрических панелей и гелиоустановок нагрева воды. Однако параметры таких установок составляют в лучшем случае 40% от промышленных моделей. Особенно требовательны к качеству изготовления гелиоустановки нагрева воды. Промышленные с вакуумными трубками позволяют греть воду для отопления и бытовых нужд даже в морозы, было бы солнце.
Гелиоустановки можно разделить на прямой и косвенный нагрев. Прямой – это теплицы, парники, баки нагрева воды на солнце. Застекленная лоджия или веранда тоже является источником тепла, только используется оно нерационально. Косвенный нагрев позволяет разместить установку выработки тепла на солнце в удобном месте – крыша, любое открытое место. Чаще всего в качестве теплоносителя используются незамерзающие жидкости, передача тепла происходит в теплообменниках – накопителях, откуда ведется водоразбор на бытовые нужды и отопление.
Современные гелиоустановки производятся двух типов — трубчатые и плоские. Плоские представляют собой ящик со спиралевидным зачерненным нагревательным элементом, чаще медной трубкой. Спираль термоизолированна с трех сторон, со стороны солнца накрыта стеклом. Такая установка дешева, доступна для самостоятельного изготовления, но имеет низкий КПД. В качестве теплоносителя используется вода либо незамерзающий теплоноситель.
Трубчатые представляют собой блок параллельных трубок от 1,3 до 4м высотой. Количество набирается любое благодаря легкости сопряжения трубок со сборным коллектором методом сухого соединения, при котором набор трубок и их замена происходит во время эксплуатации. Трубка представляет собой стеклянную вакуумную колбу с внутренней черной трубкой светопоглощения, наполненная специальным теплоносителем с низкой температурой кипения, повышающий КПД установки. Трубчатые гелиоустановки на 30% экономичнее плоских, но дороже при покупке. Для эффективной работы комплектуются насосом, системой термоизолированных трубопроводов, теплообменником. Монтируется такая панель стационарно ввиду большого веса – до 300кг с наклоном к горизонту, для широты Москвы – 30 градусов.
Для средней полосы России наибольшее практическое применение в индивидуальном строительстве находят трубчатые гелиоустановки нагрева воды, эффективно работающие при любой температуре воздуха. Способны обеспечить не только потребность в горячей воде, но и участвовать в отоплении.
Тепло земли
Все слышали о тепловых насосах, позволяющих брать дармовое тепло земли и отапливаться бесплатно. Принцип их действия основан на сборе любого низкотемпературного потенциала и превращения его в тепло. Подходит все, от чего можно взять положительную температуру: грунт, вода – скважина или водоем, воздух. Физические процессы те же, что в компрессоре холодильника, только наоборот, вырабатывается не холод, а тепло. В замкнутом контуре циркулирует жидкость с низкой температурой кипения, отбирая тепло у окружающей среды закипает, конденсируясь – отдает тепло дому.
Но нужно критически подходить к оценке возможности новомодных систем отопления. Температура на выходе теплового насоса — 40-60С, чаще 40С, что хорошо подходит для теплых полов, но не для радиаторного отопления. Стоимость надежных европейских тепловых насосов начинается с 8000$, что для среднестатистического россиянина неразумно — не окупится никогда. К тому же необходимо переделать или дополнить существующую систему отопления под теплый пол, состыковать ее с системой теплового насоса. Даже при наличии готовой скважины – самого эффективного теплообменника, система теплового насоса обойдется минимум в 12 000$.
Экономическая целесообразность возможна при изготовлении теплового насоса своими руками, который можно сделать из компрессора холодильника от 1,5 кВт. Технология переделки достаточно хорошо представлена в интернете.
Хорошо все, что хорошо
Для возможности экономит на энергоресурсах нужно применять все средства, описанные выше. Сами по себе фотоэлементы и ветрогенератор стоят не дорого, тем более их можно изготовить самостоятельно. Эффективное их применение возможно только с аккумуляторными батареями (АБ) и преобразователями напряжения. А это уже нужно прибавить 50% стоимости агрегатов. Именно параллельная работа на АБ фото и ветро генераторов позволяет добиться заметных результатов. Работа всех нагревательных элементов целесообразна на аккумулятор тепла, позволяя «запасать» тепло впрок на обогрев и горячую воду. Но самое главное, с чего начать экономию — это утепление дома. Без утепления добиться сколь нибудь заметных результатов невозможно.
Альтернативные источники энергии
Альтернативные источники энергии становятся все популярнее
8 необычных источников альтернативной энергии для дома, офиса и отдыха
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Солнечные панели в окнах
В наше время самым распространенным в быту альтернативным источником энергии являются солнечные панели. Традиционно их устанавливают на крышах частных домов или во дворах. Но с недавних пор стало возможным размещать эти элементы прямо в окнах, что позволяет использовать такие батареи даже владельцам обычных квартир в многоэтажных домах.
При этом уже появились решения, позволяющие создавать солнечные панели с высоким уровнем прозрачности. Именно такие энергетические элементы и следует устанавливать в окнах жилых помещений.
К примеру, прозрачные солнечные панели разработали специалисты из Мичиганского Государственного Университета. Эти элементы пропускают 99 процентов проходящего через них света, но имеют при этом коэффициент полезного действия в 7%.
Uprise – ветряная турбина на прицепе
Компания Uprise создала необычную ветряную турбину высокой мощности, которую можно использовать как в быту, так и в промышленных масштабах. Этот ветряк располагается в прицепе, который может передвигать за собой внедорожник или дом на колесах.
В сложенном состоянии с турбиной Uprise можно ездить по дорогам общего пользования. Но в развернутом состоянии она превращается в полноценный ветряк высотой пятнадцать метров и мощностью 50 кВт.
Uprise можно использовать во время путешествий в доме на колесах, для обеспечения энергией отдаленных объектов или обычных частных жилых домов. Установив эту турбину у себя во дворе, ее владелец может даже продавать излишки электричества соседям.
Makani Power – электростанция на основе воздушного змея
Makani Power – это проект одноименной компании, перешедшей недавно в подчинение полусекретной лаборатории инноваций Google X . Идея данной технологии одновременно проста и гениальна. Речь идет о небольшом воздушном змее, который может летать на высоте до одного километра и вырабатывать электричество.
Летательный аппарат Makani Power оснащен встроенными ветряными турбинами, которые будут активно работать на высоте, где скорость ветра значительно больше, чем на уровне земли. Полученная энергия в данном случае передается по шнуру, соединяющем воздушного змея с базовой станцией.
Энергия будет также вырабатываться от движений самого летательного аппарата Makani Power. Дергая под силой ветра трос, этот воздушный змей заставит крутиться динамо-машину, встроенную в базовую станцию.
При помощи Makani Power можно обеспечить энергией как частные дома, так и отдаленные объекты, куда нецелесообразно проводить традиционную линию электропередач.
Betaray – стеклянный шар для аккумуляции солнечной энергии
Современные солнечные батареи все еще имеют весьма низкий коэффициент полезного действия. А потому для получения от них высоких производственных показателей приходится застилать панелями достаточно большие пространства. Но технология с названием Betaray позволяет увеличить КПД примерно в три раза.
Betaray – это небольшая по размерам установка, которую можно расположить во дворе частного дома или на крыше многоэтажки. В ее основе лежит прозрачная стеклянная сфера диаметром чуть меньше одного метра. Она аккумулирует солнечный свет и фокусирует его на достаточно небольшую фотоэлектрическую панель. Максимальный КПД данной технологии имеет потрясающе высокий показать в 35 процентов.
При этом сама установка Betaray является динамической. Она автоматически подстраивается под положение Солнца на небе, чтобы в любой момент работать на максимуме возможностей. И даже ночью эта батарея вырабатывает электричество, преобразуя свет от Луны, звезды и уличного освещения.
Little Sun – солнечный подсолнух для бытовых нужд
Датско-исландский художник Олафур Элиассон дал старт необычному проекту с названием Little Sun, который объединяет в себе творческое начало, технологии и социальные обязательства успешных людей перед обездоленными. Речь идет о небольшом устройстве в виде цветка подсолнуха, которые в течение дня наполняется энергией от солнечного света, чтобы вечерами нести освещение в самые темные уголки планеты.
Каждый желающий может пожертвовать деньги на то, чтобы солнечный светильник Little Sun появился в жизни какой-нибудь семьи из Страны Третьего Мира. Лампы Little Sun позволяют детям из трущоб и отдаленных деревень отдавать вечера под учебу или чтение, без которых невозможен успех в современном обществе.
Светильники Little Sun можно также приобрести и для себя, сделав их частью собственной жизни. Эти устройства можно использовать при выезде на природу или для создания потрясающей вечерней атмосферы на открытых площадках.
Green Heart – спортивная площадка, которая превращает сожженные калории в электроэнергию
Многие скептики посмеиваются над спортсменами, утверждая, что затрачиваемые ими во время выполнения упражнений силы вполне можно использовать для выработки электричества. Создатели спортивной площадки Green Heart пошли на поводу у такого мнения и создали первый в мире набор уличных тренажеров, каждый из которых является маленькой электростанцией.
Первая спортивная площадка Green Heart появилась в ноябре 2014 года в Лондоне. Электричество, которое вырабатывают на ней любители физических упражнений, можно использовать для зарядки мобильных устройств: смартфонов или планшетных компьютеров.
Излишки энергии площадка Green Heart отправляет в локальные электросети.
Giraffe Street Lamp – электростанция, спрятанная в качелях для детей
Парадоксально, но заставить вырабатывать «зеленую» энергию можно даже детей. Ведь они никогда не прочь что-нибудь вытворить, как-нибудь поиграть и развлечь себя. А потому голландские инженеры создали необычные качели с названием Giraffe Street Lamp, которые используют детскую непоседливость в процессе производства электричества.
Качели Giraffe Street Lamp вырабатывают энергию в то время, когда ими пользуются по прямому назначению. Раскачиваясь в сиденье, дети или взрослые стимулируют работу динамо-машины, встроенной в данную конструкцию.
Конечно, полученного электричества не хватит для полноценного функционирования частного жилого дома. Зато накопленной за день игр энергии вполне достаточно для работы не очень мощного уличного фонаря в течение пары часов после наступления сумерек.
Power Pocket: тепло человеческого тела как альтернативный источник энергии
Мобильный оператор Vodafone осознает, что его прибыли становятся больше, когда телефоны клиентов работают круглосуточно, а сами их владельцы не беспокоятся о том, где найти розетку для зарядки аккумуляторов своего гаджета. А потому эта компания спонсировала разработку необычной технологии с названием Power Pocket.
Устройства на основе технологии Power Pocket должны находиться как можно ближее к телу человека, чтобы использовать его тепло для производства электроэнергии для бытовых нужд.
На данный момент, на основе технологии Power Pocket создано два практичных товара: шорты и спальный мешок. Впервые они были опробованы во время музыкального фестиваля Isle of Wight Festival в 2013 году. Опыт оказался удачным, одной ночи человека в таком спальном мешке оказалось достаточно, чтобы зарядить аккумулятор смартфона примерно на 50 процентов.
В данном обзоре мы рассказали лишь про те альтернативные источники энергии, которые можно использовать в бытовых нуждах: дома, в офисе или во время отдыха. Но есть еще немало неординарных современных «зеленых» технологий, разработанных для использования в промышленных масштабах. Про них можно прочитать в обзоре 10 самых необычных источников альтернативной энергии .
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
