Saules enerģija kā alternatīvs enerģijas avots: saules sistēmu veidi un īpašības

Saules enerģijas attīstības vēsture

Viņi mēģināja “pieradināt” sauli Arhimēda laikos. Līdz mūsdienām ir saglabājusies leģenda par kuģu dedzināšanu ar milzīga spoguļa palīdzību – Sirakūzu iedzīvotāji vērsa fokusētu staru uz ienaidnieka floti.

Saules enerģijas attīstības vēsturē ir zināmi fakti par saules enerģijas izmantošanu:

• mūra piļu apsildīšanai;
• jūras ūdens iztvaikošana, lai iegūtu sāli.

Ūdens sildītāji uzlabojās, kad Lavoisier izmantoja objektīvu, lai koncentrētu infrasarkanos starus. Tādā veidā tika kausēta dzelzs. Vēlāk franči sāka izmantot līdz tvaika stāvoklim uzsildītu ūdeni drukas iekārtu mehāniskai piedziņai. Par saules enerģijas perspektīvām zinātnieki sāka runāt pēc pusvadītāju radīšanas. Uz to pamata tika izveidoti pirmie fotoelementi.

Netradicionālo avotu attīstība

Pie netradicionāliem enerģijas avotiem pieder:

• saules enerģija;
• Vēja enerģija;
• ģeotermālā;
• jūras plūdmaiņu un viļņu enerģija;
• biomasa;
• zema potenciāla vides enerģija.

To attīstība ir iespējama, jo lielākā daļa sugu ir visuresošas; var atzīmēt arī to videi draudzīgumu un degvielas komponenta ekspluatācijas izmaksu neesamību.

Tomēr ir dažas negatīvas īpašības, kas neļauj tos izmantot rūpnieciskā mērogā. Tas ir zems plūsmas blīvums, kas liek izmantot lielas platības "pārtveršanas" instalācijas, kā arī mainīgumu laika gaitā.

Tas viss noved pie tā, ka šādām ierīcēm ir augsts materiālu patēriņš, kas nozīmē, ka palielinās arī kapitālieguldījumi. Nu, enerģijas iegūšanas process kāda nejaušības elementa dēļ, kas saistīts ar laika apstākļiem, rada daudz nepatikšanas.

Otra būtiskākā problēma ir šīs enerģijas izejvielas "uzglabāšana", jo esošās elektroenerģijas uzglabāšanas tehnoloģijas neļauj to izdarīt lielos daudzumos.Taču sadzīves apstākļos arvien populārāki kļūst alternatīvie enerģijas avoti mājoklim, tāpēc iepazīsimies ar galvenajām elektrostacijām, kuras iespējams uzstādīt privātīpašumā.

geotermāla enerģija

Neizpētīti alternatīvo enerģijas avotu veidi slēpjas zemeslodes zarnās. Cilvēce zina, kāds ir dabisko izpausmju spēks un mērogs. Viena vulkāna izvirduma spēks ir nesalīdzināms ar nevienu no cilvēka radītajām spēkstacijām.

Diemžēl cilvēki joprojām nezina, kā šo gigantisko enerģiju izmantot par labu, taču Zemes dabiskais siltums jeb ģeotermālā enerģija piesaista zinātnieku uzmanību, jo tas ir neizsmeļams resurss.

Ir zināms, ka mūsu planēta katru gadu izstaro milzīgu daudzumu iekšējā siltuma, ko kompensē izotopu radioaktīvā sabrukšana zemeslodes garozā. Ir divu veidu ģeotermālās enerģijas avoti.

Pazemes baseini

Tie ir dabiski baseini ar karstu ūdeni vai tvaika-ūdens maisījumu – hidrotermāliem vai tvaika-termiskiem avotiem. Resursi no šiem avotiem tiek iegūti pa urbumiem, pēc tam enerģija tiek izmantota cilvēces vajadzībām.

Akmeņi

Karsto akmeņu siltumu var izmantot ūdens sildīšanai. Lai to izdarītu, tas tiek iesūknēts horizontos turpmākai izmantošanai enerģijas nolūkos.

Viens no šāda veida enerģijas trūkumiem ir tā vājā koncentrācija. Taču apstākļos, kad, nirstot uz katriem 100 metriem, temperatūra paaugstinās par 30-40 grādiem, var nodrošināt tās ekonomisku izmantošanu.

Šīs enerģijas izmantošanas tehnoloģijai daudzsološās "ģeotermālās zonās" ir skaidras priekšrocības:

• neizsmeļamas rezerves;
• ekoloģiskā tīrība;
• lielu izmaksu trūkums avotu izstrādei.

Civilizācijas tālāka attīstība nav iespējama bez jaunu tehnoloģiju ieviešanas enerģētikas jomā. Uz šī ceļa ir neatrisināmi uzdevumi, kas cilvēcei vēl ir jāatrisina.

Neskatoties uz to, šī virziena attīstībai ir liela nozīme, un šodien jau ir iekārtas, kas var ievērojami ietaupīt resursus. Tradicionālie un alternatīvie enerģijas avoti ir lieliska alternatīva tiem. Lai īstenotu šādas idejas, nepieciešama pacietība, prasmīgas rokas, kā arī dažas prasmes un zināšanas.

Apkures sistēmas projektēšana uz kolektoriem

Pirmkārt, mēs detalizēti aplūkosim atšķirības bateriju un kolektoru struktūrā un darbībā.

Panelis sastāv no vairākām saules baterijām, kas savstarpēji savienotas uz rāmja, kas izgatavots no nevadošiem enerģiju materiāliem.

Fotoelementu pārveidotāji ir diezgan sarežģītas struktūras, kas ir sava veida plākšņu sviestmaize ar dažādām īpašībām un mērķiem.

Papildus saules moduļiem un īpašiem stiprinājumiem sistēma sastāv no šādiem elementiem:

• akumulatori enerģijas uzglabāšanai;
• kontrolieris, kas uzraudzīs akumulatora uzlādes pakāpi;
• invertors - lai pārveidotu līdzstrāvu maiņstrāvā.

Kolektori ir divu veidu: vakuuma un plakanie.

Vakuuma kolektori sastāv no dobām stikla caurulēm, kuru iekšpusē ir mazāka diametra caurules, kurās ir enerģijas absorbētājs. Mazākas caurules ir pievienotas dzesēšanas šķidrumam. Brīvajā telpā starp tām ir vakuums, kas saglabā siltumu.

Saules kolektora darbības princips

Plakanie kolektori sastāv no rāmja un pastiprināta stikla ar fotoabsorbējošu slāni.Absorbera slānis ir savienots ar caurulēm ar dzesēšanas šķidrumu.

Abas šīs sistēmas sastāv no siltuma apmaiņas ķēdes un siltuma akumulatora (šķidruma tvertnes).

No tvertnes ūdens, izmantojot sūkni, nonāk apkures sistēmā. Lai izvairītos no siltuma zudumiem, tvertnei jābūt labi izolētai.

Šādām iekārtām jābūt izvietotām jumta dienvidu nogāzē. Slīpuma leņķim jābūt 30-45 grādiem. Ja mājas atrašanās vieta vai jumta konstrukcija neļauj uz jumta uzstādīt saules paneļus, tad tos var uzstādīt uz īpašiem pastiprinātiem rāmjiem vai pie sienas piestiprinātiem statīviem.

Saules enerģijas daudzums, kas izdalās dažādos gada laikos, ir ļoti atšķirīgs. Insolācijas koeficienta vērtību savai dzīvesvietai var atrast Saules aktivitātes kartē. Zinot insolācijas koeficientu, varat aprēķināt nepieciešamo moduļu skaitu.

Piemēram, jūs patērējat enerģiju 8 kW/h, insolācija ir vidēji 2 kW/h. Saules paneļa jauda - 250 W (0,25 kW). Veiksim aprēķinus: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 gabali - tas ir paneļu skaits, kas jums būs nepieciešams.

Biogāzes stacijas

Gāze veidojas mājputnu un dzīvnieku atkritumu pārstrādes rezultātā. Pārstrādātus atkritumus izmanto, lai mēslotu augsni mājsaimniecības zemes gabalos. Procesa pamatā ir fermentācijas reakcija, kurā piedalās kūtsmēslos dzīvojošas baktērijas.

Liellopu kūtsmēsli tiek uzskatīti par labāko biogāzes avotu, lai gan piemēroti ir arī putnu vai citu mājlopu atkritumi.

Fermentācija notiek bez skābekļa pieejamības, tāpēc vēlams izmantot slēgtus konteinerus, kurus sauc arī par bioreaktoriem.Reakcija tiek aktivizēta, ja masu periodiski maisa, šim darbam tiek izmantotas dažādas elektromehāniskās ierīces.

Tāpat būs nepieciešams uzturēt temperatūru iekārtā no 30 līdz 50 grādiem, lai nodrošinātu mezofilo un termofīlo baktēriju darbību un līdzdalību reakcijā.

Būvniecības ražošana

Vienkāršākā biogāzes iekārta ir maisāmā muca ar vāku. Gāze no mucas caur šļūteni nonāk tvertnē, šim nolūkam vākā tiek izveidots caurums. Šī konstrukcija nodrošina gāzi vienam vai diviem gāzes degļiem.

Liela apjoma gāzes iegūšanai tiek izmantots virszemes vai pazemes bunkurs, kas izgatavots no dzelzsbetona. Vēlams visu konteineru sadalīt vairākos nodalījumos, lai reakcija notiktu ar laika nobīdi.

Tvertne nav pilnībā piepildīta ar masu, apmēram par 20 procentiem, pārējā telpa kalpo gāzes uzkrāšanai. Divas caurules ir savienotas ar tvertnes vāku, viena tiek novadīta pie patērētāja, bet otra pie ūdens blīvējuma - tvertnes, kas piepildīta ar ūdeni. Tas nodrošina gāzes attīrīšanu un žāvēšanu, patērētājam tiek piegādāta augstas kvalitātes gāze.

Vai viss ir tik gludi?

Šķiet, ka šādai privātmājas barošanas tehnoloģijai jau sen vajadzēja izspiest tradicionālās centralizētās enerģijas nodrošināšanas metodes no tirgus. Kāpēc tas nenotiek? Ir vairāki argumenti, kas liecina, ka neatbalsta alternatīvo enerģiju. Bet to nozīme tiek noteikta individuāli - dažiem lauku māju īpašniekiem daži trūkumi ir aktuāli, bet citi neinteresē.

Lielām lauku kotedžām alternatīvās enerģijas iekārtu ne pārāk augstā efektivitāte var kļūt par problēmu. Protams, lokālās saules enerģijas sistēmas, siltumsūkņi vai ģeotermālās iekārtas nav salīdzināmas pat ar vecāko hidroelektrostaciju, termoelektrostaciju un vēl jo vairāk atomelektrostaciju produktivitāti, taču bieži vien šis trūkums tiek samazināts, uzstādot divas vai pat trīs sistēmas, izmantojot vairāk enerģijas. Sekas tam var būt vēl viena problēma – to uzstādīšanai būs nepieciešama lielāka platība, kuru nav iespējams atvēlēt visos māju projektos.

Lai nodrošinātu nepārtrauktu modernam mājoklim pazīstamā sadzīves tehnikas skaita un apkures sistēmas piegādi, nepieciešams daudz jaudas. Tāpēc projektā jāparedz tādi avoti, kas var ražot šādu jaudu. Un tas prasa pamatīgu ieguldījumu – jo jaudīgāks aprīkojums, jo dārgāks.

Turklāt dažos gadījumos (piemēram, izmantojot vēja enerģiju) avots var negarantēt enerģijas ražošanas noturību. Tāpēc visas komunikācijas ir jāaprīko ar atmiņas ierīcēm. Parasti šim nolūkam tiek uzstādīti akumulatori un kolektori, kas rada visas tās pašas papildu izmaksas un nepieciešamību mājā atvēlēt vairāk kvadrātmetru.

Saules elektrostacijas darbības princips mājās

Saules elektrostacija ir sistēma, kas sastāv no paneļiem, invertora, akumulatora un kontrollera. Saules panelis pārveido starojuma enerģiju elektrībā (kā minēts iepriekš). Līdzstrāva nonāk kontrollerī, kas sadala strāvu patērētājiem (piemēram, datoram vai apgaismojumam).Invertors pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvā un nodrošina lielāko daļu sadzīves elektrisko ierīču. Akumulators uzglabā enerģiju, ko var izmantot naktī.

Video apraksts

Labu piemēru aprēķiniem, kas parāda, cik paneļu ir nepieciešams, lai nodrošinātu autonomu barošanas avotu, skatiet šo videoklipu:

Kā saules enerģija tiek izmantota siltuma ražošanai

Saules sistēmas tiek izmantotas ūdens sildīšanai un mājas apkurei. Viņi var nodrošināt siltumu (pēc īpašnieka pieprasījuma) arī tad, kad apkures sezona ir beigusies, un nodrošināt māju ar karsto ūdeni bez maksas. Vienkāršākā ierīce ir metāla paneļi, kas tiek uzstādīti uz mājas jumta. Tajos uzkrājas enerģija un silts ūdens, kas cirkulē pa zem tām paslēptām caurulēm. Visu saules sistēmu darbība ir balstīta uz šo principu, neskatoties uz to, ka tās var būt strukturāli atšķirīgas viena no otras.

Saules kolektori sastāv no:

• uzglabāšanas tvertne;
• sūkņu stacija;
• kontrolieris
• cauruļvadi;
• armatūra.

Pēc konstrukcijas veida izšķir plakanos un vakuuma kolektorus. Pirmajā apakšā ir pārklāts ar siltumizolējošu materiālu, un šķidrums cirkulē pa stikla caurulēm. Vakuuma kolektori ir ļoti efektīvi, jo siltuma zudumi tiek samazināti līdz minimumam. Šāda veida kolektori nodrošina ne tikai privātmājas saules apkuri - to ir ērti izmantot karstā ūdens sistēmām un baseinu apsildīšanai.

Saules kolektora darbības princips

Populāri saules paneļu ražotāji

Visbiežāk plauktos atrodami Yingli Green Energy un Suntech Power Co produkti.Populāri ir arī HiminSolar paneļi (Ķīna). Viņu saules paneļi ražo elektroenerģiju pat lietainā laikā.

Saules bateriju ražošanu ir ieviesis arī pašmāju ražotājs. To dara šādi uzņēmumi:

• Hevel LLC Novočeboksarskā;
• "Telecom-STV" Zeļenogradā;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) Maskavā;
• AS "Rjazaņas metālkeramikas iekārtu rūpnīca";
• CJSC "Termotron-zavod" un citi.

Jūs vienmēr varat atrast piemērotu variantu par cenu. Piemēram, Maskavā mājas saules paneļu izmaksas svārstās no 21 000 līdz 2 000 000 rubļu. Izmaksas ir atkarīgas no ierīču konfigurācijas un jaudas.

Saules paneļi ne vienmēr ir plakani — ir vairāki modeļi, kas fokusē gaismu vienā punktā

Akumulatora uzstādīšanas soļi

1. Paneļu uzstādīšanai tiek izvēlēta apgaismotākā vieta - visbiežāk tie ir ēku jumti un sienas. Lai ierīce darbotos pēc iespējas efektīvāk, paneļi tiek montēti noteiktā leņķī pret horizontu. Tiek ņemts vērā arī teritorijas tumsas līmenis: apkārtējie objekti, kas var radīt ēnu (ēkas, koki utt.)
2. Paneļi tiek uzstādīti, izmantojot īpašas stiprinājumu sistēmas.
3. Pēc tam moduļi tiek savienoti ar akumulatoru, kontrolieri un invertoru, un tiek noregulēta visa sistēma.

Sistēmas uzstādīšanai vienmēr tiek izstrādāts personīgais projekts, kurā ņemtas vērā visas situācijas īpatnības: kā tiks veikta uzstādīšana saules paneļi ieslēgti mājas jumts, cena un noteikumi. Atkarībā no darba veida un apjoma visi projekti tiek aprēķināti individuāli. Klients darbu pieņem un saņem par to garantiju.

Saules paneļu uzstādīšana jāveic profesionāļiem un ievērojot drošības pasākumus.

Rezultātā - saules tehnoloģiju attīstības perspektīvas

Ja uz Zemes visefektīvāko saules paneļu darbību traucē gaiss, kas zināmā mērā izkliedē Saules starojumu, tad kosmosā šādas problēmas nav. Zinātnieki izstrādā projektus milzīgiem orbītas satelītiem ar saules paneļiem, kas darbosies 24 stundas diennaktī. No tiem enerģija tiks pārsūtīta uz zemes uztveršanas ierīcēm. Taču tas ir nākotnes jautājums, un attiecībā uz esošajiem akumulatoriem centieni ir vērsti uz energoefektivitātes uzlabošanu un ierīču izmēra samazināšanu.

geotermāla enerģija

Neizpētīti alternatīvo enerģijas avotu veidi slēpjas zemeslodes zarnās. Cilvēce zina, kāds ir dabisko izpausmju spēks un mērogs. Viena vulkāna izvirduma spēks ir nesalīdzināms ar nevienu no cilvēka radītajām spēkstacijām.

Diemžēl cilvēki joprojām nezina, kā šo gigantisko enerģiju izmantot par labu, taču Zemes dabiskais siltums jeb ģeotermālā enerģija piesaista zinātnieku uzmanību, jo tas ir neizsmeļams resurss.

Ir zināms, ka mūsu planēta katru gadu izstaro milzīgu daudzumu iekšējā siltuma, ko kompensē izotopu radioaktīvā sabrukšana zemeslodes garozā. Ir divu veidu ģeotermālās enerģijas avoti.

Pazemes baseini

Tie ir dabiski baseini ar karstu ūdeni vai tvaika-ūdens maisījumu – hidrotermāliem vai tvaika-termiskiem avotiem. Resursi no šiem avotiem tiek iegūti pa urbumiem, pēc tam enerģija tiek izmantota cilvēces vajadzībām.

Akmeņi

Karsto akmeņu siltumu var izmantot ūdens sildīšanai. Lai to izdarītu, tas tiek iesūknēts horizontos turpmākai izmantošanai enerģijas nolūkos.

Viens no šāda veida enerģijas trūkumiem ir tā vājā koncentrācija. Taču apstākļos, kad, nirstot uz katriem 100 metriem, temperatūra paaugstinās par 30-40 grādiem, var nodrošināt tās ekonomisku izmantošanu.

Šīs enerģijas izmantošanas tehnoloģijai daudzsološās "ģeotermālās zonās" ir skaidras priekšrocības:

• neizsmeļamas rezerves;
• ekoloģiskā tīrība;
• lielu izmaksu trūkums avotu izstrādei.

Civilizācijas tālāka attīstība nav iespējama bez jaunu tehnoloģiju ieviešanas enerģētikas jomā. Uz šī ceļa ir neatrisināmi uzdevumi, kas cilvēcei vēl ir jāatrisina.

Neskatoties uz to, šī virziena attīstībai ir liela nozīme, un šodien jau ir iekārtas, kas var ievērojami ietaupīt resursus. Tradicionālie un alternatīvie enerģijas avoti ir lieliska alternatīva tiem. Lai īstenotu šādas idejas, nepieciešama pacietība, prasmīgas rokas, kā arī dažas prasmes un zināšanas.

Alternatīvās enerģijas veidi

Atkarībā no enerģijas avota, kas transformācijas rezultātā ļauj cilvēkam saņemt sadzīvē izmantojamo elektrisko un siltumenerģiju, alternatīvā enerģija tiek klasificēta vairākos veidos, kas nosaka tās ģenerēšanas metodes un to iekārtu veidus, kas kalpo. šis.

Saules enerģija

Saules enerģijas pamatā ir saules enerģijas pārveidošana, kuras rezultātā tiek iegūta elektriskā un siltumenerģija.

Elektroenerģijas ražošana balstās uz fizikāliem procesiem, kas notiek pusvadītājos saules gaismas ietekmē, siltumenerģijas ražošana balstās uz šķidrumu un gāzu īpašībām.

Elektroenerģijas ražošanai tiek pabeigtas saules elektrostacijas, kuru pamatā ir uz silīcija kristālu bāzes izgatavotas saules baterijas (paneļi).

Siltumiekārtu pamatā ir saules kolektori, kuros saules enerģija tiek pārvērsta dzesēšanas šķidruma siltumenerģijā.

Šādu iekārtu jauda ir atkarīga no atsevišķu ierīču skaita un jaudas, kas ir daļa no siltuma un saules enerģijas stacijām.

Vēja enerģija

Vēja enerģijas pamatā ir gaisa masu kinētiskās enerģijas pārvēršana elektriskajā enerģijā, ko izmanto patērētāji.

Vēja ģeneratoru pamatā ir vēja ģenerators.Vēja ģeneratori atšķiras pēc tehniskajiem parametriem, gabarītiem un konstrukcijas: ar horizontālu un vertikālu rotācijas asi, dažāda veida un skaita lāpstiņām, kā arī to izvietojumu (sauszemes, jūras u.c. ).

ūdens spēks

Hidroenerģijas pamatā ir ūdens masu kinētiskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā, ko arī cilvēks izmanto savām vajadzībām.

Šāda veida objekti ietver dažādas jaudas hidroelektrostacijas, kas uzstādītas uz upēm un citām ūdenstilpēm. Šādās iekārtās dabiskās ūdens plūsmas ietekmē vai izveidojot dambi, ūdens iedarbojas uz turbīnas lāpstiņām, kas ģenerē elektrību. Hidroturbīna ir hidroelektrostaciju pamats.

Vēl viens veids, kā iegūt elektroenerģiju, pārveidojot ūdens enerģiju, ir plūdmaiņu enerģijas izmantošana, būvējot plūdmaiņu stacijas. Šādu iekārtu darbības pamatā ir jūras ūdens kinētiskās enerģijas izmantošana plūdmaiņu laikā, kas notiek jūrās un okeānos Saules sistēmas objektu ietekmē.

Zemes siltums

Ģeotermālās enerģijas pamatā ir zemes virsmas izstarotā siltuma pārveide gan vietās, kur izplūst ģeotermālie ūdeņi (seismiski bīstamās zonas), gan citos mūsu planētas reģionos.

Ģeotermālo ūdeņu izmantošanai tiek izmantotas speciālas iekārtas, caur kurām zemes iekšējais siltums tiek pārvērsts siltumenerģijā un elektroenerģijā.

Siltumsūkņa izmantošana ļauj saņemt siltumu no zemes virsmas neatkarīgi no tā atrašanās vietas. Viņa darbs ir balstīts uz šķidrumu un gāzu īpašībām, kā arī termodinamikas likumiem.

biodegviela

Biodegvielu veidi atšķiras pēc to iegūšanas veida, agregācijas stāvokļa (šķidra, cieta, gāzveida) un izmantošanas veidiem. Visu veidu biodegvielas vienojošais rādītājs ir tas, ka to ražošanas pamatā ir bioloģiskie produkti, kuru pārstrādē tiek iegūta elektriskā un siltumenerģija.

Cietie biodegvielas veidi ir malka, degvielas briketes vai granulas, gāzveida – biogāze un bioūdeņradis, bet šķidrās – bioetanols, biometanols, biobutanols, dimetilēteris un biodīzeļdegviela.

Saules elektrostaciju plusi un mīnusi

Priekšrocības:

• Saules enerģija ir atjaunojams enerģijas avots. Tajā pašā laikā tas ir publiski pieejams un bez maksas.
• Saules enerģijas iekārtas ir diezgan drošas lietošanā.
• Šādas spēkstacijas ir pilnīgi autonomas.
• Tie ir ekonomiski un tiem ir ātrs atmaksāšanās periods. Galvenās izmaksas rodas tikai par nepieciešamo aprīkojumu un prasa minimālus ieguldījumus nākotnē.
• Vēl viena atšķirīga iezīme ir stabilitāte darbā. Šādās stacijās jaudas pārsprieguma praktiski nav.
• Tie nav dīvaini apkopes laikā un ir diezgan viegli lietojami.
• Arī SPP iekārtām ir raksturīgs ilgs darbības periods.

Trūkumi:

• Kā enerģijas avots Saules sistēma ir ļoti jutīga pret klimatu, laika apstākļiem un diennakts laiku. Šāda elektrostacija nedarbosies efektīvi un produktīvi naktī vai mākoņainā dienā.
• Zemāka produktivitāte platuma grādos ar spēcīgiem gadalaikiem. Tie ir visefektīvākie apgabalos, kur saulaino dienu skaits gadā ir vistuvāk 100%.
• Ļoti augstas un nepieejamas izmaksas par aprīkojumu saules instalācijām.
• Nepieciešamība periodiski tīrīt paneļus un virsmas no piesārņojuma. Pretējā gadījumā tiek absorbēts mazāk starojuma un samazinās produktivitāte.
• Būtisks gaisa temperatūras pieaugums elektrostacijas iekšienē.
• Nepieciešamība izmantot reljefu ar milzīgu platību.
• Papildu grūtības rūpnīcas sastāvdaļu, jo īpaši fotoelementu, likvidēšanas procesā pēc to kalpošanas laika beigām.

Tāpat kā jebkurā rūpniecības jomā, saules enerģijas apstrādei un konversijai ir savas stiprās un vājās puses.

Ir ļoti svarīgi, lai priekšrocības segtu trūkumus, un tādā gadījumā darbs attaisnosies.

Mūsdienās lielākā daļa notikumu šajā nozarē ir vērsti uz esošo metožu darbības un izmantošanas optimizēšanu un uzlabošanu, kā arī jaunu, drošāku un produktīvāku metožu izstrādi.

Saules sistēmas izmantošanas lietderība

Saules sistēma - komplekss saules starojuma enerģijas pārvēršanai siltumenerģijā, kas pēc tam tiek pārnesta uz siltummaini apkures vai ūdens apgādes sistēmas dzesēšanas šķidruma sildīšanai.

Saules termoinstalācijas efektivitāte ir atkarīga no saules insolācijas - enerģijas daudzuma, kas tiek saņemts vienas gaismas dienas laikā uz 1 kv.m virsmas, kas atrodas 90° leņķī attiecībā pret saules staru virzienu. Indikatora mērīšanas vērtība ir kWh / kv.m, parametra vērtība mainās atkarībā no sezonas.

Vidējais saules insolācijas līmenis reģionā ar mērenu kontinentālo klimatu ir 1000-1200 kWh/kv.m (gadā). Saules daudzums ir noteicošais parametrs Saules sistēmas veiktspējas aprēķināšanai.

Alternatīva enerģijas avota izmantošana ļauj apsildīt māju, iegūt karsto ūdeni bez tradicionālajām enerģijas izmaksām - tikai ar saules starojumu

Saules apkures sistēmas uzstādīšana ir dārgs pasākums. Lai kapitālie izdevumi attaisnotos, nepieciešams precīzs sistēmas aprēķins un uzstādīšanas tehnoloģijas ievērošana.

Piemērs. Vidējā saules insolācijas vērtība Tulai vasaras vidū ir 4,67 kV / kv.m * dienā, ja sistēmas panelis ir uzstādīts 50 ° leņķī. Saules kolektora ar platību 5 kv.m veiktspēju aprēķina šādi: 4,67 * 4 = 18,68 kW siltuma dienā. Šis tilpums ir pietiekams, lai uzsildītu 500 litrus ūdens no 17°C līdz 45°C temperatūras.

Kā liecina prakse, izmantojot saules enerģiju, kotedžu īpašnieki vasarā var pilnībā pāriet no elektriskās vai gāzes ūdens sildīšanas uz saules enerģijas metodi.

Runājot par jaunu tehnoloģiju ieviešanas lietderīgumu, ir svarīgi ņemt vērā konkrētā saules kolektora tehniskās īpašības. Daži sākas ar 80W/kv.m saules enerģijas, citi sākas ar 20W/kv.m.

Pat dienvidu klimatā kolektoru sistēmas izmantošana tikai apkurei neatmaksāsies. Ja iekārta tiek izmantota tikai ziemā ar saules trūkumu, tad aprīkojuma izmaksas netiks segtas pat 15-20 gadus.

Lai pēc iespējas efektīvāk izmantotu saules kompleksu, tas ir jāiekļauj karstā ūdens apgādes sistēmā. Arī ziemā saules kolektors ļaus "apgriezt" enerģijas rēķinus ūdens uzsildīšanai līdz pat 40-50%.

Pēc ekspertu domām, mājas lietošanai saules sistēma atmaksājas aptuveni 5 gadu laikā. Palielinoties elektroenerģijas un gāzes cenām, kompleksa atmaksāšanās laiks tiks samazināts

Papildus ekonomiskajiem ieguvumiem "saules apkurei" ir papildu priekšrocības:

1. Videi draudzīgums. Samazināta oglekļa dioksīda emisija. Gada garumā 1 kv.m saules kolektors neļauj atmosfērā nonākt 350-730 kg ieguves.
2. Estētika. Kompaktas vannas vai virtuves telpu var ietaupīt no lielgabarīta katliem vai gāzes ūdens sildītājiem.
3. Izturība. Ražotāji apgalvo, ka, ievērojot uzstādīšanas tehnoloģiju, komplekss kalpos aptuveni 25-30 gadus. Daudzi uzņēmumi sniedz garantiju līdz 3 gadiem.

Argumenti pret saules enerģijas izmantošanu: izteikta sezonalitāte, atkarība no laikapstākļiem un lielas sākotnējās investīcijas.

Saules starojuma skaitliskās īpašības

Ir tāds rādītājs kā saules konstante. Tā vērtība ir 1367 vati. Tas ir enerģijas daudzums uz 1 kv.m. planēta Zeme. Tas ir tikai par aptuveni 20-25% mazāk enerģijas, kas atmosfēras ietekmē sasniedz zemes virsmu. Tāpēc saules enerģijas vērtība uz kvadrātmetru, piemēram, pie ekvatora ir 1020 vati. Un es ņemu vērā dienas un nakts maiņu, saules leņķa izmaiņas virs horizonta, šis rādītājs samazinās apmēram 3 reizes.

Bet no kurienes nāk šī enerģija? Zinātnieki pirmo reizi ar šo jautājumu sāka nodarboties 19. gadsimtā, un versijas bija pilnīgi atšķirīgas. Mūsdienās daudzu pētījumu rezultātā ir ticami zināms, ka saules enerģijas avots ir reakcija, kurā 4 ūdeņraža atomi tiek pārveidoti par hēlija kodolu. Šī procesa rezultātā tiek atbrīvots ievērojams enerģijas daudzums. Piemēram, enerģija, kas izdalās transformācijas laikā 1 gr. ūdeņradis ir salīdzināms ar enerģiju, kas izdalās 15 tonnu benzīna sadegšanas laikā.

Siltumsūkņi mājas apkurei

Siltumsūkņi izmanto visus pieejamos alternatīvos enerģijas avotus. Viņi uzņem siltumu no ūdens, gaisa, augsnes. Nelielos daudzumos šis siltums ir arī ziemā, tāpēc siltumsūknis to savāc un novirza mājas apkurei.

Siltumsūkņi izmanto arī alternatīvus enerģijas avotus – zemes, ūdens un gaisa siltumu

Darbības princips

Kāpēc siltumsūkņi ir tik pievilcīgi? Fakts ir tāds, ka, iztērējot 1 kW enerģijas tās sūknēšanai, sliktākajā gadījumā jūs saņemsiet 1,5 kW siltuma, un veiksmīgākās realizācijas var dot līdz 4-6 kW.Un tas nekādā veidā nav pretrunā ar enerģijas nezūdamības likumu, jo enerģija tiek tērēta nevis siltuma iegūšanai, bet ne tā sūknēšanai. Tātad nekādu pretrunu.

Siltumsūkņa shēma alternatīvo enerģijas avotu izmantošanai

Siltumsūkņiem ir trīs darba kontūri: divi ārējie un tie ir iekšējie, kā arī iztvaicētājs, kompresors un kondensators. Shēma darbojas šādi:

• Primārajā kontūrā cirkulē dzesēšanas šķidrums, kas ņem siltumu no zema potenciāla avotiem. To var nolaist ūdenī, aprakt zemē vai paņemt siltumu no gaisa. Šajā ķēdē sasniegtā augstākā temperatūra ir aptuveni 6°C.
• Iekšējā ķēde cirkulē sildīšanas līdzekli ar ļoti zemu viršanas temperatūru (parasti 0°C). Sildot, aukstumaģents iztvaiko, tvaiki nonāk kompresorā, kur tiek saspiesti līdz augstam spiedienam. Kompresijas laikā izdalās siltums, aukstumaģenta tvaiki tiek uzkarsēti līdz vidējai temperatūrai no +35°C līdz +65°C.
• Kondensatorā siltums tiek nodots dzesēšanas šķidrumam no trešās - apkures - kontūras. Dzesēšanas tvaiki tiek kondensēti, pēc tam tālāk nonāk iztvaicētājā. Un tad cikls atkārtojas.

Apkures loku vislabāk var veikt siltās grīdas veidā. Temperatūra ir vislabākā šim nolūkam. Radiatoru sistēmai būs nepieciešams pārāk daudz sekciju, kas ir neglīti un neizdevīgi.

Alternatīvi siltumenerģijas avoti: kur un kā iegūt siltumu

Bet lielākās grūtības rada pirmās ārējās ķēdes ierīce, kas savāc siltumu. Tā kā avoti ir zema potenciāla (apakšā ir maz siltuma), ir nepieciešamas lielas platības, lai to savāktu pietiekamā daudzumā. Ir četri kontūru veidi:

• Gredzeni, kas ielikti ūdensvados ar dzesēšanas šķidrumu.Ūdenstilpne var būt jebkas – upe, dīķis, ezers. Galvenais nosacījums ir tas, ka tas nedrīkst sasalt pat vissmagākajā salnā. Sūkņi, kas izsūknē siltumu no upes, strādā efektīvāk, daudz mazāk siltuma tiek pārnests stāvošā ūdenī. Šāds siltuma avots ir visvieglāk īstenojams - mest caurules, piesiet slodzi. Pastāv tikai liela nejaušu bojājumu iespējamība.

• Termālie lauki ar caurulēm, kas apraktas zem sasalšanas dziļuma. Šajā gadījumā ir tikai viens trūkums - lieli zemes darbu apjomi. Mums ir jānoņem augsne lielā platībā un pat līdz cietam dziļumam.

• Ģeotermālās temperatūras izmantošana. Tiek izurbtas vairākas liela dziļuma akas, un tajās tiek nolaistas dzesēšanas šķidruma kontūras. Šīs opcijas labā ir tā, ka tas prasa maz vietas, taču ne visur ir iespējams urbt līdz lielam dziļumam, turklāt urbšanas pakalpojumi maksā daudz. Tomēr urbšanas iekārtu var izgatavot pats, taču darbs joprojām nav viegls.

• Siltuma iegūšana no gaisa. Tā darbojas kondicionieri ar apkures iespēju - tie ņem siltumu no "ārpusējā" gaisa. Pat zem nulles temperatūras šādas vienības darbojas, kaut arī ne pārāk “dziļā” mīnusā - līdz -15 ° C. Lai darbs būtu intensīvāks, var izmantot siltumu no ventilācijas šahtām. Iemet tur dažas stropes ar dzesēšanas šķidrumu un sūknē siltumu no turienes.

Galvenais siltumsūkņu trūkums ir paša sūkņa augstā cena, un siltuma savākšanas lauku ierīkošana nav lēta. Šajā gadījumā jūs varat ietaupīt naudu, sūkni izgatavojot pats un arī izliekot kontūras ar savām rokām, taču summa joprojām saglabāsies ievērojama. Priekšrocība ir tāda, ka apkure būs lēta un sistēma darbosies ilgu laiku.

Veidi

Mūsdienās arvien lielāku popularitāti iegūst dažāda veida saules paneļi. No pirmā acu uzmetiena var šķist, ka visi saules moduļi ir vienādi: liels skaits atsevišķu mazu saules bateriju ir savstarpēji savienoti un pārklāti ar caurspīdīgu plēvi. Bet patiesībā visi moduļi atšķiras pēc jaudas, dizaina un izmēra. Un šobrīd ražotāji ir iedalījuši saules sistēmas divos galvenajos veidos: silīcijā un plēvē.

Sadzīves vajadzībām tiek uzstādīti saules paneļi ar silīcija fotoelementiem. Tie ir vispopulārākie tirgū. No kuriem var izdalīt arī trīs veidus - tie ir polikristāliski, vienkristāliski, tie jau ir sīkāk aprakstīti rakstā, un amorfie, pie kuriem mēs sīkāk pakavēsimies.

Amorfie - ir izgatavoti arī uz silīcija bāzes, taču tiem ir arī elastīga, elastīga struktūra. Bet tie nav izgatavoti no silīcija kristāliem, bet gan no silāna - vēl viens silīcija ūdeņraža nosaukums. No amorfo moduļu īpašībām var atzīmēt izcilu efektivitāti pat mākoņainā laikā un spēju atkārtot jebkuru virsmu. Bet efektivitāte ir daudz zemāka - tikai 5%.

Otra veida saules paneļi - plēve, tiek ražoti uz vairāku vielu bāzes.

• Kadmijs - šādi paneļi tika izstrādāti pagājušā gadsimta 70. gados un izmantoti kosmosā. Bet mūsdienās kadmiju izmanto arī rūpniecisko un sadzīves saules elektrostaciju ražošanā.
• Moduļi, kuru pamatā ir pusvadītāju CIGS - izstrādāti no vara selenīda, indija un ir plēves paneļi. Indiju plaši izmanto arī šķidro kristālu monitoru ražošanā.
• Polimērs - izmanto arī saules plēves moduļu ražošanā. Viena paneļa biezums ir aptuveni 100 nm, bet efektivitāte saglabājas 5% līmenī. Bet no plusiem var atzīmēt, ka šādām sistēmām ir pieņemama cena un tās neizdala kaitīgas vielas atmosfērā.

Taču arī mūsdienās tirgū ir pieejami mazāk apjomīgi pārnēsājami modeļi. Tie ir īpaši izstrādāti izmantošanai āra aktivitāšu laikā. Bieži vien šādus saules paneļus izmanto, lai uzlādētu pārnēsājamas ierīces: mazus sīkrīkus, mobilos tālruņus, kameras un videokameras.

Pārnēsājamie moduļi ir sadalīti četros veidos.

• Mazjaudas - nodrošina minimālu uzlādi, kas ir pietiekama, lai uzlādētu mobilo tālruni.
• Elastīgs - salokāms rullī un tam ir neliels svars, pateicoties tam, kā arī lielajai popularitātei tūristu un ceļotāju vidū.
• Fiksēti uz pamatnes - tiem ir daudz lielāks svars, apmēram 7-10 kg, un attiecīgi tie dod vairāk enerģijas. Šādi moduļi ir īpaši paredzēti izmantošanai tālsatiksmes braucienos ar automašīnu, kā arī ar tiem var daļēji autonomi piegādāt enerģiju lauku mājai.
• Universāls - neaizstājams pārgājienos, ierīcei ir vairāki adapteri dažādu ierīču vienlaicīgai uzlādei, svars var sasniegt 1,5 kg.

Vai tas ir piemērots parastai mājai

• Mājsaimniecības vajadzībām saules enerģija ir daudzsološs enerģijas veids.
• Kā elektroenerģijas avots dzīvojamām ēkām tiek izmantotas saules elektrostacijas, kuras ražo rūpniecības uzņēmumi Krievijā un ārvalstīs. Instalācijām tiek izsniegta dažāda jauda un pilns komplekts.
• Siltumsūkņa izmantošana - nodrošinās dzīvojamo ēku ar karsto ūdeni, sildīs ūdeni baseinā, sildīs dzesēšanas šķidrumu apkures sistēmā vai gaisu telpās.
• Saules kolektori - var izmantot mājas apkures un karstā ūdens sistēmās. Efektīvāki, šajā gadījumā, vakuuma cauruļu kolektori.