Tipi di fonti alternative. Energie alternative nel mondo

energia alternativa - una serie di metodi promettenti di produzione di energia, che non sono così diffusi come quelli tradizionali, ma sono interessanti per la redditività del loro utilizzo con un basso rischio di causare danni all'ambiente.

Fonte di energia alternativa- un metodo, dispositivo o struttura che consente di ottenere energia elettrica (o altro tipo di energia richiesta) e sostituisce le fonti energetiche tradizionali che funzionano con petrolio, gas naturale estratto e carbone.

Tipi di energia alternativa: energia solare, energia eolica, energia da biomassa, energia del moto ondoso, energia a gradiente di temperatura, effetto memoria di forma, energia delle maree, energia geotermica.

Energia solare- conversione dell'energia solare in energia elettrica mediante metodi fotoelettrici e termodinamici. Nel metodo fotoelettrico vengono utilizzati convertitori fotoelettrici (PEC) per convertire direttamente l'energia dei quanti di luce (fotoni) in elettricità.

Gli impianti termodinamici, che convertono l'energia solare prima in calore, poi in energia meccanica e poi in energia elettrica, contengono una "caldaia solare", una turbina e un generatore. Tuttavia radiazione solare, che cade sulla Terra, presenta una serie di caratteristiche: bassa densità di flusso energetico, ciclicità giornaliera e stagionale, dipendenza dalle condizioni meteorologiche. Pertanto, i cambiamenti delle condizioni termiche possono introdurre gravi restrizioni al funzionamento del sistema. Tale sistema deve disporre di un dispositivo di stoccaggio per eliminare le fluttuazioni casuali delle condizioni operative o garantire cambiamento necessario produzione di energia nel tempo. Quando si progettano impianti solari è necessario valutare correttamente i fattori meteorologici.

Energia geotermica- un metodo per generare elettricità convertendo il calore interno della Terra (energia delle fonti di acqua calda e vapore) in energia elettrica.

Questo metodo di generazione dell’elettricità si basa sul fatto che la temperatura delle rocce aumenta con la profondità e a 2-3 km dalla superficie terrestre supera i 100°C. Esistono diversi schemi per generare elettricità da una centrale geotermica.

Schema diretto: il vapore naturale viene convogliato attraverso tubazioni verso turbine collegate a generatori elettrici. Schema indiretto: il vapore viene prima (prima di entrare nelle turbine) purificato dai gas che causano la distruzione dei tubi. Schema misto: Il vapore non trattato entra nelle turbine, quindi i gas che non si sono disciolti in esso vengono rimossi dall'acqua formatasi a seguito della condensazione.

Il costo del “carburante” per una tale centrale elettrica è determinato dai costi dei pozzi produttivi e del sistema di raccolta del vapore ed è relativamente basso. Il costo della centrale elettrica stessa è basso, poiché non dispone di focolare, caldaia o camino.

Gli svantaggi degli impianti elettrici geotermici includono la possibilità di cedimento locale del suolo e il risveglio dell'attività sismica. E i gas che escono dal suolo possono contenere sostanze tossiche. Inoltre, per costruire una centrale geotermica sono necessarie determinate condizioni geologiche.

Energia eolicaè un ramo dell'energia specializzato nell'utilizzo dell'energia eolica (energia cinetica delle masse d'aria nell'atmosfera).

L’impianto eolico è un impianto che trasforma energia cinetica vento in energia elettrica. È costituito da una turbina eolica, un generatore di corrente elettrica, un dispositivo automatico per il controllo del funzionamento della turbina eolica e del generatore, e strutture per la loro installazione e manutenzione.

Utilizzato per generare energia eolica disegni diversi: “margherite” multilobate; eliche come eliche di aeroplani; rotori verticali, ecc.

Le centrali eoliche sono molto economiche da produrre, ma la loro potenza è bassa e il loro funzionamento dipende dalle condizioni meteorologiche. Inoltre sono molto rumorosi, per cui i grandi impianti eolici devono essere spenti anche di notte. Inoltre, gli impianti eolici interferiscono con il traffico aereo e persino con le onde radio. L'uso degli impianti eolici provoca un indebolimento locale della forza dei flussi d'aria, che interferisce con la ventilazione delle aree industriali e influisce anche sul clima. Infine, l'utilizzo degli impianti eolici richiede aree enormi, molto più estese rispetto ad altre tipologie di generatori elettrici.

Energia delle onde- modalità di ottenimento energia elettrica convertendo l'energia potenziale delle onde in energia cinetica delle pulsazioni e formando le pulsazioni in una forza unidirezionale che fa ruotare l'albero del generatore elettrico.

Rispetto all’energia eolica e solare, l’energia del moto ondoso ha una densità di potenza molto più elevata. Pertanto, la potenza media delle onde nei mari e negli oceani, di regola, supera i 15 kW/m. Con un'altezza d'onda di 2 m la potenza raggiunge gli 80 kW/m. Cioè, quando si sviluppa la superficie degli oceani non può esserci carenza di energia. Solo una parte della potenza del moto ondoso può essere convertita in energia meccanica ed elettrica, ma per l'acqua il coefficiente di conversione è più elevato che per l'aria, fino all'85%.

L’energia delle maree, come altri tipi di energia alternativa, è una fonte di energia rinnovabile.

Questo tipo di centrale elettrica utilizza l'energia delle maree per generare elettricità. Per installare una semplice centrale mareomotrice (TPP), è necessaria una piscina: una baia arginata o la foce di un fiume. La diga è dotata di canali sotterranei e turbine idrauliche installate che ruotano il generatore.

Con l'alta marea l'acqua scorre nella piscina. Quando i livelli dell'acqua nella piscina e nel mare sono uguali, i cancelli dei canali sotterranei vengono chiusi. Con l'inizio della bassa marea, il livello dell'acqua nel mare diminuisce e quando la pressione diventa sufficiente, le turbine e i generatori elettrici ad essa collegati iniziano a funzionare e l'acqua esce gradualmente dalla piscina.

Si ritiene economicamente fattibile costruire centrali mareomotrici in aree con fluttuazioni delle maree nel livello del mare di almeno 4 m. La capacità di progettazione di una centrale mareomotrice dipende dalla natura della marea nell'area in cui è costruita la stazione, dal volume e area del bacino di marea, e dal numero di turbine installate nel corpo della diga.

Lo svantaggio delle centrali maremotrici è che sono costruite solo sulle rive dei mari e degli oceani, inoltre, non sviluppano molta energia e le maree si verificano solo due volte al giorno. E anche loro non sono rispettosi dell'ambiente. Interrompono il normale scambio di acqua salata e dolce e quindi le condizioni di vita della flora e della fauna marina. Influenzano anche il clima perché cambiano potenziale energetico acque del mare, la loro velocità e il territorio di movimento.

Energetica della temperatura del gradiente. Questo metodo di produzione di energia si basa sulle differenze di temperatura. Non è molto diffuso. Con il suo aiuto, puoi generare una quantità sufficientemente grande di energia a un costo moderato di produzione di elettricità.

La maggior parte delle centrali elettriche a gradiente di temperatura si trovano sulla costa del mare e utilizzano l’acqua di mare per il funzionamento. Gli oceani del mondo assorbono quasi il 70% dell'energia solare che cade sulla Terra. La differenza di temperatura tra le acque fredde a una profondità di diverse centinaia di metri e acque calde sulla superficie dell'oceano si trova un'enorme fonte di energia, stimata in 20-40mila TW, di cui solo 4 TW praticamente utilizzabili.

Allo stesso tempo, le stazioni termali marine si basavano sulle differenze di temperatura acqua di mare, promuovere il rilascio grande quantità anidride carbonica, riscaldamento e diminuzione della pressione delle acque profonde e raffreddamento delle acque superficiali. E questi processi non possono che influenzare il clima, la flora e la fauna della regione.

Energia da biomassa. Quando la biomassa (letame, organismi morti, piante) marcisce, viene rilasciato biogas ad alto contenuto di metano, che viene utilizzato per il riscaldamento, la produzione di elettricità, ecc.

Ci sono aziende (porcilaie, stalle, ecc.) che si forniscono di elettricità e calore perché dispongono di diverse grandi “vasche” in cui vengono scaricate grandi masse di letame degli animali. In questi serbatoi sigillati il ​​letame marcisce e il gas rilasciato viene utilizzato per le esigenze dell'azienda agricola.

Un altro vantaggio di questo tipo di energia è che, utilizzando il letame umido per produrre energia, dal letame rimane un residuo secco, che è un ottimo fertilizzante per i campi.

Come biocarburante possono essere utilizzati anche alghe a crescita rapida e alcuni tipi di rifiuti organici (stocchi di mais, canne, ecc.).

L’effetto memoria di forma è un fenomeno fisico scoperto per la prima volta dagli scienziati sovietici Kurdyumov e Hondros nel 1949.

L'effetto memoria di forma si osserva nelle leghe speciali e consiste nel fatto che le parti da esse realizzate, dopo la deformazione, ripristinano la forma iniziale se esposte al calore. Quando si ripristina la forma originale, è possibile eseguire un lavoro che supera significativamente quello speso per la deformazione a freddo. Pertanto, quando le leghe vengono riportate alla loro forma originale, generano una quantità significativa di calore (energia).

Lo svantaggio principale dell'effetto di ripristino della forma è la bassa efficienza - solo il 5-6%.

Il materiale è stato preparato sulla base di informazioni provenienti da fonti aperte

L'energia alternativa è l'energia la cui fonte è diversa da quelle a cui siamo abituati (carbone, gas, combustibile nucleare, petrolio, ecc.); è più spesso utilizzato nel contesto di fonti limitate di combustibili fossili e della presenza di tali emissioni di gas serra nocivi nell’atmosfera. L'energia alternativa, un'industria relativamente nuova (poiché non c'era bisogno di cercare qualcosa di meno efficiente ma più pulito del carbone, per esempio), non trova un ampio numero di sostenitori, ma il passaggio ad essa è inevitabile. Quando troveremo il modo di produrre grandi quantità di elettricità (o meglio, di immagazzinarla), di utilizzare l’idrogeno e altri elementi, l’energia solare o termonucleare efficace per sostituire le fonti convenzionali, il mondo cambierà in modo irriconoscibile.

Nella città cinese di Hefei lo sviluppo è in corso dal 2006. sole artificiale” per simulare il processo di fusione nucleare mediante il quale il presente genera energia. Per ottenere una fonte di energia alternativa e illimitata, gli scienziati riscaldano il plasma per registrare le temperature all’interno di una camera speciale chiamata tokamak. A novembre i ricercatori sono riusciti a riscaldare il plasma a una temperatura di 100 milioni di gradi Celsius, e ora si sa che il “Sole” cinese sarà completamente completato nel 2019.

A causa dello sviluppo delle tecnologie di produzione e del significativo deterioramento della situazione ambientale in molte regioni globo, l'umanità si trova ad affrontare il problema di trovare nuove fonti di energia. Da un lato, la quantità di energia prodotta dovrebbe essere sufficiente per lo sviluppo della produzione, della scienza e del settore pubblico; dall’altro, la produzione di energia non dovrebbe avere un impatto negativo sull’ambiente.

Questa formulazione della domanda ha portato alla ricerca delle cosiddette fonti energetiche alternative, fonti che soddisfano i requisiti di cui sopra. Grazie agli sforzi della scienza mondiale, sono state scoperte molte di queste fonti, questo momento la maggior parte di essi è già utilizzata in modo più o meno diffuso. Presentiamo alla vostra attenzione una breve panoramica di essi:

Energia solare

Le centrali solari sono utilizzate attivamente in più di 80 paesi e convertono l'energia solare in energia elettrica. Esistere diversi modi tale trasformazione e, di conseguenza, Vari tipi centrali solari. Le stazioni più comuni sono quelle che utilizzano convertitori fotoelettrici (fotocellule) combinati in pannelli solari. La maggior parte degli impianti fotovoltaici più grandi del mondo si trovano negli Stati Uniti.

Energia eolica

Le centrali eoliche (centrali eoliche) sono ampiamente utilizzate negli Stati Uniti, in Cina, in India e in alcuni paesi occidentali. paesi europei(ad esempio in Danimarca, dove il 25% di tutta l’elettricità viene prodotta in questo modo). L’energia eolica è una fonte di energia alternativa molto promettente; attualmente molti paesi stanno espandendo in modo significativo l’uso di centrali elettriche di questo tipo.

Biocarburanti

I principali vantaggi di questa fonte di energia rispetto ad altri tipi di combustibile sono la sua compatibilità ambientale e rinnovabilità. Non tutti i tipi di biocarburante sono considerati fonti energetiche alternative: anche la legna da ardere tradizionale è biocarburante, ma non è una fonte di energia alternativa. I biocarburanti alternativi possono essere solidi (torba, scarti di legno e agricoltura), liquidi (biodiesel e olio biocarburante, nonché metanolo, etanolo, butanolo) e gassosi (idrogeno, metano, biogas).

Energia delle maree e delle onde

A differenza dell’energia idroelettrica tradizionale, che sfrutta l’energia del flusso d’acqua, l’energia idroelettrica alternativa non si è ancora diffusa. I principali svantaggi delle centrali mareomotrici comprendono l'elevato costo di costruzione e le variazioni giornaliere di potenza, per cui è consigliabile utilizzare centrali di questo tipo solo come parte di sistemi energetici che utilizzano anche altre fonti energetiche. I principali vantaggi sono l'elevata compatibilità ambientale e il basso costo di produzione dell'energia.

Energia termica della Terra

Per sviluppare questa fonte di energia vengono utilizzate centrali geotermiche, utilizzando l'energia delle acque sotterranee ad alta temperatura e dei vulcani. Attualmente è più diffusa l’energia idrotermale, che sfrutta l’energia delle sorgenti calde sotterranee. L’energia petrotermica, basata sullo sfruttamento del calore “secco” proveniente dall’interno della terra, è attualmente poco sviluppata; il problema principale è considerato la bassa redditività questo metodo ottenere energia.

Elettricità atmosferica

(I fulmini sulla superficie terrestre si verificano nella maggior parte dei casi quasi contemporaneamente luoghi differenti pianeti)

L'energia dei temporali, basata sulla cattura e l'accumulo dell'energia dei fulmini, è ancora agli inizi. I principali problemi dell'energia temporalesca sono la mobilità dei fronti temporaleschi, nonché la velocità dell'atmosfera scariche elettriche(fulmini), rendendo difficile accumulare la propria energia.

Anche gli scolari sanno che le riserve di petrolio, gas e carbone non sono infinite. I prezzi dell’energia sono in costante aumento, costringendo i pagatori a sospirare pesantemente e a pensare ad aumentare i propri redditi. Nonostante le conquiste della civiltà, ci sono molti posti fuori città dove il gas non viene fornito, e in alcuni luoghi non c'è nemmeno l'elettricità. Laddove esiste tale opportunità, il costo di installazione del sistema talvolta non corrisponde affatto al livello di reddito della popolazione. Non c'è da stupirsi energia alternativa I progetti fai-da-te oggi interessano sia i proprietari di case di campagna grandi e piccole, sia gli abitanti delle città.

Tutto il mondo che ci circonda è pieno di energia, che non è contenuta solo nelle viscere della terra. A scuola, durante le lezioni di geografia, abbiamo imparato che puoi alta efficienza utilizzare l'energia del vento, del sole, delle maree, dell'acqua che cade, del nucleo terrestre e di altre fonti energetiche simili su scala di interi paesi e continenti. Può però essere utilizzato anche per riscaldare una casa separata.

Tipologie di fonti energetiche alternative

Tra le opzioni per le fonti naturali di approvvigionamento energetico privato, va notato quanto segue:

• pannelli solari;
• collettori solari;
• pompe di calore;
• generatori eolici;
• impianti per l'assorbimento dell'energia idrica;
• impianti di biogas.

Avendo quantità sufficiente fondi, puoi acquistare modello finito uno di questi dispositivi e ordinarne l'installazione. Rispondendo ai desideri dei consumatori, gli industriali padroneggiano da tempo la produzione di pannelli solari, pompe di calore, ecc. Tuttavia, il loro costo rimane costantemente elevato. È del tutto possibile realizzare tali dispositivi da soli, risparmiando denaro, ma spendendo più tempo e fatica.

Video: quale energia naturale può essere utilizzata

Principio di funzionamento e utilizzo dei pannelli solari in un'abitazione privata

Il fenomeno fisico su cui si basa il principio di funzionamento di questa fonte di energia è l'effetto fotoelettrico. luce del sole, colpendo la sua superficie, rilascia elettroni, che creano una carica in eccesso all'interno del pannello. Se colleghi una batteria ad essa, a causa di un fulmine, nel circuito apparirà una corrente nella quantità di cariche.

Principio di funzionamento batteria solare risiede nell'effetto fotoelettrico

I progetti in grado di catturare e convertire l'energia solare sono numerosi, vari e in costante miglioramento. Per molti artigiani Migliorare questi progetti utili è diventato un hobby eccellente. Nelle mostre tematiche, tali appassionati dimostrano volentieri molte idee utili.

Per realizzare pannelli solari, è necessario acquistare celle solari monocristalline o policristalline, posizionarle in un telaio trasparente, fissato con un involucro resistente

Video: realizzare una batteria solare con le tue mani

Le batterie finite vengono ovviamente posizionate sul lato più soleggiato del tetto. In questo caso dovrebbe essere possibile regolare l'inclinazione del pannello. Ad esempio, durante le nevicate, i pannelli dovrebbero essere posizionati quasi in verticale, altrimenti uno strato di neve potrebbe interferire con il funzionamento delle batterie o addirittura danneggiarle.

Costruzione e utilizzo dei collettori solari

Un collettore solare primitivo è una piastra di metallo nero posta sotto strato sottile liquido chiaro. Come sai da un corso di fisica scolastica, gli oggetti scuri si riscaldano più di quelli chiari. Questo liquido si muove con l'aiuto di una pompa, raffredda la piastra e si riscalda. Il circuito del liquido riscaldato può essere collocato in un serbatoio collegato ad una sorgente acqua fredda. Riscaldando l'acqua nel serbatoio, il liquido proveniente dal collettore viene raffreddato. E poi ritorna. Pertanto, questo sistema energetico consente di ottenere una fonte costante acqua calda, e dentro orario invernale anche radiatori caldi.

Esistono tre tipi di collezionisti, diversi nel design

Oggi ci sono 3 tipi di tali dispositivi:

• aria;
• tubolare;
• Piatto.

Aria

I collettori d'aria sono costituiti da piastre di colore scuro

I collettori d'aria sono piastre nere ricoperte di vetro o plastica trasparente. L'aria circola in modo naturale o forzato attorno a queste piastre. L'aria calda viene utilizzata per riscaldare gli ambienti della casa o per asciugare i vestiti.

Il vantaggio è l'estrema semplicità del design e il basso costo. L'unico inconveniente è l'uso della circolazione dell'aria forzata. Ma puoi farne a meno.

Tubolare

Il vantaggio di un tale collezionista è la semplicità e l'affidabilità

I collettori tubolari assomigliano a diversi tubi di vetro allineati in fila, rivestiti all'interno con materiale che assorbe la luce. Sono collegati ad un collettore comune e il liquido circola attraverso di essi. Tali collettori hanno 2 modi di trasmettere l'energia ricevuta: diretta e indiretta. Il primo metodo viene utilizzato in inverno. Il secondo viene utilizzato tutto l'anno. Esiste una variante che utilizza i tubi a vuoto: si inserisce uno nell'altro e tra di loro si crea il vuoto.

Questo li isola da ambiente e trattiene meglio il calore risultante. I vantaggi sono semplicità e affidabilità. Gli svantaggi includono l'alto costo di installazione.

Piatto

Per far funzionare i collettori in modo più efficiente, gli ingegneri hanno proposto di utilizzare i concentratori

Il collettore piano è il tipo più comune. È stato lui a servire da esempio per spiegare il principio di funzionamento di questi dispositivi. Il vantaggio di questa varietà è la sua semplicità e il basso costo rispetto ad altri. Lo svantaggio è una significativa perdita di calore, di cui altri sottotipi non soffrono.

Per migliorare i sistemi solari esistenti, gli ingegneri hanno proposto di utilizzare qualcosa di simile a specchi chiamati concentratori. Permettono di innalzare la temperatura dell'acqua dagli standard 120 a 200 C°. Questo sottotipo di collettori è chiamato collettori a concentrazione. Questa è una delle opzioni più costose, il che è senza dubbio uno svantaggio.

Le istruzioni complete per la produzione e l'installazione di un collettore solare nel nostro prossimo articolo:

Utilizzo dell'energia eolica

Se il vento può muovere stormi di nuvole, perché non usare la sua energia per altre cose utili? La ricerca di una risposta a questa domanda ha portato gli ingegneri alla creazione di un generatore eolico. Questo dispositivo è solitamente composto da:

• Generatore;
• Torre alta;
• pale che ruotano per catturare il vento;
• batterie;
• sistemi di controllo elettronico.

Il principio di funzionamento di un generatore eolico è abbastanza semplice. Le pale, ruotando sotto il forte vento, mettono in rotazione gli alberi di trasmissione (nel linguaggio comune, il cambio). Sono collegati ad un alternatore. La trasmissione e il generatore si trovano in una culla o, in altre parole, in una gondola. Potrebbe avere un meccanismo rotante. Il generatore è collegato all'automazione di controllo e ad un trasformatore di aumento di tensione. Dopo il trasformatore, la tensione, che ha aumentato il suo valore, viene inviata al sistema di alimentazione generale.

I generatori eolici sono adatti per le zone in cui il vento soffia costantemente

Poiché la creazione di generatori eolici è stata studiata per un periodo piuttosto lungo, esistono progetti per un'ampia varietà di design per questi dispositivi. I modelli con asse di rotazione orizzontale occupano uno spazio piuttosto ampio, ma i generatori eolici con asse di rotazione verticale sono molto più compatti. Naturalmente, per lavoro efficiente Il dispositivo richiede un vento abbastanza forte.

Vantaggi:

• nessuna emissione;
• autonomia;
• utilizzo di una delle risorse rinnovabili;

Screpolatura:

• la necessità di vento costante;
• prezzo iniziale elevato;
• rumore rotazionale e radiazione elettromagnetica;
• occupare vaste aree.

Il generatore eolico deve essere posizionato il più in alto possibile affinché il suo funzionamento sia efficace. I modelli che hanno un asse di rotazione verticale sono più compatti di quelli con rotazione orizzontale

Una guida passo passo per realizzare un generatore eolico con le tue mani sul nostro sito web:

L'acqua come fonte di energia

Maggior parte metodo conosciuto l'utilizzo dell'acqua per generare elettricità è, ovviamente, una centrale idroelettrica. Ma non è l'unico. C'è anche l'energia delle maree e l'energia delle correnti. E ora, in ordine.

Una centrale idroelettrica è una diga dotata di diverse porte per il rilascio controllato dell'acqua. Questi gateway sono collegati alle pale del generatore a turbina. Scorrendo sotto pressione, l'acqua lo fa girare, generando così elettricità.

Screpolatura:

• inondazioni costiere;
• riduzione del numero degli abitanti fluviali;

Vengono costruite stazioni speciali per utilizzare l'energia dell'acqua

La potenza delle correnti

Questo metodo di generazione di energia è simile a un generatore eolico, con l'unica differenza che il generatore con enormi pale è posizionato attraverso una grande corrente marina. Come la Corrente del Golfo, per esempio. Ma questo è molto costoso e tecnicamente difficile. Pertanto, tutti i progetti più importanti per ora rimangono sulla carta. Tuttavia, ci sono progetti piccoli ma in corso che dimostrano le capacità di questo tipo di energia.

Energia delle maree

La struttura della centrale elettrica che converte questo tipo di energia in elettricità è un'enorme diga situata in una baia marina. Ha dei fori attraverso i quali penetra l'acqua rovescio. Sono collegati tramite condutture ai generatori elettrici.

Centrale elettrica delle maree in funzione nel seguente modo: Durante l'alta marea, il livello dell'acqua aumenta e crea una pressione che può far ruotare l'albero del generatore. Al termine della marea le entrate vengono chiuse e durante la bassa marea, che avviene dopo 6 ore, le uscite vengono aperte e il processo si ripete nella direzione opposta.

I vantaggi di questo metodo:

• servizio economico;
• un'attrazione turistica.

Screpolatura:

• costi di costruzione significativi;
• danno alla fauna marina;
• errori di progettazione possono causare inondazioni nelle città vicine.

Applicazione del biogas

Durante la lavorazione anaerobica dei rifiuti organici viene rilasciato il cosiddetto biogas. Il risultato è una miscela di gas composta da metano, anidride carbonica e idrogeno solforato. Il generatore per la produzione di biogas è composto da:

• serbatoio sigillato;
• coclea per la miscelazione dei rifiuti organici;
• tubo per lo scarico della massa dei rifiuti;
• colli per il riempimento di rifiuti e acqua;
• tubo attraverso il quale scorre il gas risultante.

Spesso il contenitore per la lavorazione dei rifiuti non viene installato sulla superficie, ma nello spessore del terreno. Per evitare perdite del gas risultante, è completamente sigillato. Va ricordato che durante il processo di rilascio del biogas, la pressione nel serbatoio aumenta costantemente, quindi il gas deve essere estratto regolarmente dal serbatoio. Dalla lavorazione si ottiene oltre al biogas un ottimo fertilizzante organico utile alla coltivazione delle piante.

Il dispositivo e le regole operative di questo tipo sono soggetti a maggiori requisiti di sicurezza, poiché il biogas è pericoloso da inalare e può esplodere. Tuttavia, in numerosi paesi del mondo, ad esempio in Cina, questo metodo di generazione di energia è abbastanza diffuso.

Un impianto simile per la produzione di biogas può essere costoso

Questo prodotto per il riciclaggio dei rifiuti può essere utilizzato come:

• materie prime per centrali termoelettriche e impianti di cogenerazione;
• sostituzione del gas naturale in stufe, bruciatori e caldaie.

I punti di forza di questo tipo di combustibile sono la rinnovabilità e la disponibilità, soprattutto nei villaggi, di materia prima per la lavorazione. Questo tipo di carburante presenta anche una serie di svantaggi, come:

• emissioni di combustione;
• tecnologia di produzione imperfetta;
• prezzo di un dispositivo per la creazione di biogas.

La progettazione del generatore per la produzione di biogas è molto semplice, tuttavia è necessario prestare una certa cautela durante il suo funzionamento, poiché il biogas è una sostanza infiammabile pericolosa per la salute

La composizione e la quantità di biogas ottenuto dai rifiuti dipende dal substrato. La maggior parte del gas si ottiene quando si utilizzano grassi, cereali, glicerina tecnica, erba fresca, insilati, ecc. Di solito una miscela di rifiuti animali e origine vegetale, a cui viene aggiunta una certa quantità di acqua. IN estate Si consiglia di aumentare l'umidità della massa al 94-96% e in inverno è sufficiente un'umidità dell'88-90%. L'acqua fornita al serbatoio dei rifiuti deve essere riscaldata a 35-40 gradi, altrimenti i processi di decomposizione verranno rallentati. Per trattenere il calore, all'esterno del serbatoio è montato uno strato di materiale isolante termico.

Applicazione dei biocarburanti (biogas)

Il funzionamento di una pompa di calore si basa sul principio di Carnot inverso. È abbastanza grande e abbastanza dispositivo complesso, che raccoglie a basso potenziale energia termica dell’ambiente e lo converte in energia ad alto potenziale. Molto spesso, le pompe di calore vengono utilizzate per riscaldare gli ambienti. Il dispositivo è composto da:

• circuito esterno con liquido refrigerante;
• circuito interno con liquido refrigerante;
• evaporatore;
• compressore;
• condensatore.

Il sistema utilizza anche il freon. Il circuito esterno della pompa di calore può assorbire energia da diversi mezzi: terra, acqua, aria. I costi di manodopera per la sua realizzazione dipendono dal tipo di pompa e dalla sua configurazione. La cosa più difficile da installare è una pompa terra-acqua, in cui il circuito esterno è posizionato orizzontalmente nel terreno, poiché ciò richiede lavori di scavo su larga scala. Se c'è uno specchio d'acqua vicino alla casa, ha senso realizzare una pompa di calore acqua-acqua. In questo caso il circuito esterno viene semplicemente abbassato nel serbatoio.

Una pompa di calore converte l’energia di bassa qualità proveniente dalla terra, dall’acqua o dall’aria in energia termica di alta qualità, che può riscaldare un edificio in modo abbastanza efficiente

L'efficienza di una pompa di calore dipende non tanto da quanto è alta la temperatura dell'ambiente, ma dalla sua consistenza. Una pompa di calore correttamente progettata e installata può fornire ad una casa calore sufficiente durante l’inverno, anche quando la temperatura dell’acqua, del suolo o dell’aria è molto bassa. In estate, le pompe di calore possono fungere da condizionatori, rinfrescando la casa.

Per utilizzare tali pompe, è necessario prima eseguire lavori di perforazione

I vantaggi di queste installazioni includono:

• efficienza energetica;
• sicurezza antincendio;
• multifunzionalità;
• funzionamento a lungo termine fino alla prima revisione importante.

I punti deboli di un tale sistema sono:

• prezzo iniziale elevato rispetto ad altri metodi di riscaldamento di un edificio;
• requisito per lo stato della rete di alimentazione;
• più rumoroso di una classica caldaia a gas;
• la necessità di operazioni di perforazione.

Video: come funzionano le pompe di calore

Come puoi vedere, per fornire calore ed elettricità alla tua casa, puoi utilizzare l'energia solare, eolica e idrica. Ogni metodo ha i suoi vantaggi e svantaggi. Ma comunque, soprattutto opzioni esistenti puoi utilizzare un metodo che sia economico ed efficace.

Prefazione

Il sole e il vento come fonti energetiche alternative sono noti da molto tempo, anche se in Russia non sono così diffusi come nei paesi europei.

Contenuti

Le fonti energetiche tradizionali sono i combustibili fossili, ma le riserve di carbone, gas e petrolio sono limitate. Pertanto, dobbiamo cercare fonti energetiche alternative: rinnovabili e quindi inesauribili. Avendo speso una sola volta per l'installazione, l'uso di fonti energetiche alternative è possibile per tutta la vita, ovviamente previa manutenzione periodica degli impianti.

Quali fonti energetiche alternative esistono e come vengono utilizzate, imparerai in questa pagina.

Il sole e il vento come fonti energetiche alternative sono noti da molto tempo, anche se in Russia non sono così diffusi come nei paesi europei. Tuttavia, ignoralo gratuitamente risorsa naturale ottenere energia elettrica è impossibile. Inoltre, l'uso di fonti energetiche alternative non è solo economicamente vantaggioso, ma anche sicuro dal punto di vista ambientale.

Il vento è una fonte di energia alternativa

Una delle condizioni che consentiranno l'utilizzo dell'energia eolica come fonte energetica alternativa è la necessità di disporre di una turbina eolica, ovvero di un impianto eolico. Inoltre, è importante avere una casa in una zona dove venti forti non è raro, anche se piccole raffiche saranno sufficienti per far funzionare un mulino a vento con una potenza di 1,5-4 kW. Una tale fonte di energia alternativa per la casa soddisferà pienamente i bisogni modesti: luce, guardare la TV, ricaricare un laptop. Per questo è sufficiente un impianto con una potenza di 500-600 W.

Questo tipo di fonte energetica alternativa è una struttura composta dai seguenti elementi:

teste eoliche a tre pale,

Generatore,

cuscinetto di vuotamento,

controllore,

caricabatterie,

batteria,

inverter

Un impianto eolico funziona così: le pale fissate su una ruota iniziano a ruotare sotto l'influenza del vento; la ruota trasmette la coppia all'albero del generatore, che produce energia. Esiste una relazione diretta tra la sua quantità e la dimensione della ruota: più grande è la ruota, più facilmente cattura il vento, più energia viene generata. L'energia entra nel caricabatterie, che la trasforma in corrente elettrica continua necessaria per caricare le batterie. Tutti i processi sono controllati da un controller. Per ottenere la corrente alternata, su cui tutto scorre Elettrodomestici, c'è un inverter.

Per installare questa fonte alternativa di energia elettrica, è necessario preparare una fondazione in calcestruzzo, comprendente un elemento di fondazione ( anello in cemento armato), riempito con la soluzione. albero in acciaio dentro posizione verticale trattenere le smagliature.

Attualmente, acquista una centrale eolica, non solo importata, ma anche produzione domestica, Nessun problema. È chiaro che il suo costo dipende direttamente dalla potenza, ad esempio un impianto eolico da 1 kW (produrrà 120 kW al mese) costerà circa 35.000 rubli.

Una foto di questa fonte di energia alternativa può essere vista qui:

Le fonti energetiche alternative includono i pannelli solari

Non tutte le regioni possono vantare la presenza di forti venti in Russia. Lo stesso vale per giorni di sole, la cui quantità varia a seconda delle zone, anche se anche le nuvole pesanti non impediscono di ricevere 100 W per 1 m2. Per generare 10 kW di energia, la superficie dei pannelli solari deve essere di 100 m2.

Per utilizzare il sole come fonte di energia alternativa, l’energia solare deve essere convertita in energia elettrica. Ciò richiederà elementi speciali, il processo di trasformazione stesso è chiamato effetto fotoelettrico e il modulo utilizzato per questo è chiamato cella fotovoltaica.

Le calate sono montate su entrambi i lati della fotocellula. Quando i raggi del sole cadono sulla fotocellula, parte della luce (fotone) viene assorbita. Questo rilascia un elettrone. In questo momento viene generata una corrente. L'elettricità generata nella cella solare può essere utilizzata direttamente o immagazzinata in una batteria. Le singole fotocellule non sono in grado di alimentare una casa quantità richiesta energia, quindi vengono raccolti in pannelli di diverse dimensioni e tipologie. Tipicamente, per utilizzare l'energia solare come fonte energetica alternativa, i pannelli vengono assemblati in moduli fotovoltaici in silicio, la cui dimensione varia da 0,4 a 1,6 m2, con una potenza di 40-160 W.

Applicazione dell'energia solare come fonte alternativa di energia elettrica

Se combinati, i pannelli formano pannelli solari: una fonte alternativa di energia, coefficiente azione utile che è ancora piccola e ammonta al 5-15% (solo il 15% della luce viene convertito in energia elettrica).

Un insieme di pannelli solari con controller, inverter, batterie, cavo, carico elettrico e struttura di supporto è chiamato stazione solare, che può essere considerata e utilizzata come sistema di alimentazione di emergenza.

Il costo di una stazione composta da quattro moduli con una potenza di 115 W, due batterie, un inverter da 1 kW e un controller sarà di circa 125.000 rubli. Se una tale fonte energetica alternativa sia sufficiente per una dacia dipende dai costi energetici, che devono essere calcolati prima dell’acquisto del complesso. Se c'è elettricità in casa, le letture mensili dei contatori aiuteranno; se non è avviato, è necessario installare tutti gli articoli che consumano energia, sommare la loro potenza e moltiplicarla per il numero di ore di funzionamento al mese: questa sarà la quantità di consumo energetico. Naturalmente è necessario ottimizzare la quantità di energia consumata, ad esempio installando lampadine a risparmio energetico, lampioni ad energia solare, ecc.

Collegamenti e diramazioni di fili e cavi devono essere realizzati in scatole di derivazione e di derivazione appositamente progettate (si possono distinguere dal numero di fori: nella prima ce ne sono quattro, nella seconda - due).

Bisogna ammettere che le fonti energetiche alternative non sono ancora diventate un luogo comune, poiché i costi iniziali per l'acquisto di attrezzature sono piuttosto elevati e verranno ripagati non prima di 10 anni. Tuttavia, le prospettive che si aprono, secondo gli scienziati, sono enormi.

Quali altre fonti energetiche alternative esistono?

Di seguito scoprirai quali altre fonti energetiche alternative sono disponibili in grado di sostituire quelle tradizionali.

Le fonti energetiche alternative includono le centrali elettriche mobili. Sono mobili, compatti, potenti, hanno una durata significativa, sono durevoli, funzionano con un livello di rumore abbastanza basso e con una grande differenza di temperatura - da +45 a -50 ° C.

I componenti principali di una centrale elettrica mobile sono un generatore e un motore a combustione interna. Una fonte alternativa di energia sono le stazioni sincrone (da utilizzare quando situazione di emergenza) e asincrono (per mantenere la tensione nella rete e collegare apparecchi elettrici che rispondono a sbalzi di tensione).

Le stazioni mobili possono funzionare a benzina o gasolio. I primi vengono utilizzati come fonte di alimentazione durante le interruzioni di corrente. La loro potenza varia da 0,5 a 12 kW, sufficiente per eseguire piccole quantità di lavoro. Il generatore è dotato di avvio automatico, ovvero inizia a funzionare quando viene interrotta l'alimentazione. Il livello di rumore delle centrali elettriche a benzina è inferiore di circa il 20-30% rispetto a quelle diesel.

La centrale elettrica diesel è progettata per il funzionamento continuo. La sua potenza varia ampiamente: da 12 a 2500 kW. Le stazioni possono dare quantità diverse giri al minuto - fino a 3000 giri al minuto. Per un'alimentazione costante della casa e del sito è sufficiente che questo parametro sia 1500 giri/min. L'ultima generazione di stazioni diesel può funzionare ininterrottamente tutto l'anno.

Quando si acquista una centrale elettrica mobile, è necessario selezionare un'unità della potenza richiesta. Per fare ciò, è necessario stabilire quali dispositivi funzioneranno da esso. Tra i consumatori abituali di energia ci sono il frigorifero e le lampade, tra quelli che vengono accesi periodicamente ci sono il ferro da stiro, gli utensili elettrici, ecc. Per calcolare la potenza della stazione, è necessario sommare la potenza dei dispositivi che vengono utilizzati attivamente e aggiungere un ulteriore 20%. Se le esigenze di una piccola casetta da giardino sono fornite da una stazione con una potenza di 2 kW, per una casa individuale e confortevole avrete bisogno di una stazione con una potenza di 10-20 kW.