Энергия солнца как экологически чистый источник энергии

Перспективы альтернативной солнечной энергетики

Не обращая внимания на все трудности, проект продолжает существовать и даже формироваться. Так благодаря людям что поддерживают его, в настоящий момент идет строительство электростанции работающей от солнца в Марокко, которое по окончании должно обеспечить всю страну исключительно чистой энергетикой.
Возможно, уже в скором времени мы будем беседовать о свете солнца, как об источнике энергии также обычно, как и про атомные или гидроэлектростанции. Потому что они в начале собственного существования тоже не казались сверх перспективными. Во всяком случае энергия солнца, которую можно было бы добывать в мировых пустынях, например, в сахаре, считается одним из немногих допустимых и прекрасных способов применять возобновляемые источники энергии для обеспечения потребности людей в больших масштабах.

Ежегодно мы все больше слышим информации о том, насколько быстро исчерпываются нефть и газ и как скоро их кол-во приблизится к 0. По этому прямо сейчас нужно учиться прекрасно применять то, что нам дарит солнце. В другом случае мы окажемся ни с чем.
Сразу необходимо сделать оговорку: возможность полностью перейти на экологически чистые источники энергии для приватного дома вполне реализуема, но исключительно в случае, если энергообеспечение загородного дома или квартиры опирается на два-три разных способа получения «зеленых» тепла и электричества.
Исключением могут быть приватные домовладения, расположенные в районах севера, где отапливаемый сезон продолжается не менее восьми месяцев. В таком случае за счёт других источников можно лишь только уменьшить энергопотребление на 40-50%. В районах юга на альтернативные источники электрической энергии и тепла переводится даже квартиры в высотных домах.

Откуда можно получать энергию и в каком виде

В действительности энергия, в том или другом виде, в природе есть буквально повсюду — солнце, ветер, вода, земля — везде есть энергия. Главная задача — вынуть ее оттуда. Этим человечество занимается уже не одну 100 лет и достигло неплохих результатов. Сейчас экологически чистые источники энергии могут обеспечить дом теплом, электрической энергией, газом, тёплой водой.

• Применять энергию солнца для получения электроэнергии либо для подогрева воды — для ГВС или низкотемпературного отопления (фотоэлектрические панели и коллекторы).
• Преобразовывать энергию ветра в электричество (ветряные генераторы).
• С помощью насосов для отопления обогревать дом, отбирая тепло у воздуха, земли, воды (насосы для отопления).
• Получать газ из отходов деятельности животных живущих дома и птицы (биогазовые установки).

Альтернативная энергетика — способ своими силами обеспечить свои потребности
Все экологически чистые источники энергии могут абсолютно обеспечить потребности человека, однако для этого нужны очень большие инвестиционного вложения или/и очень большие площади. Потому разумнее делать совмещенную систему: получать энергию от других источников, а в случае дефицита «добирать» из централизованных сетей.

Альтернативные источники энегрии для дома собственными руками

Большинство проектов по освоению других источников связано с энергией солнца. Компании-изготовители фотоэлектрических панелей активно рекламируют преобразователи и панели, как самые выгодные, экологичные и безвучные. Но не все так банально. Перед тем как приобретать и ставить фотоэлектрические батареи в качестве основного источника тепла, необходимо не забывать об определенных минусах аналогичного способа получения альтернативной энергии:

• Большая цена солнечной электрической энергии, на данный период времени разница составляет 2,5 раза по сравнению с тарифом электросетевых компаний;
• Ограниченная мощность энергетического источника. С одного метра квадратного панели в солнечный день можно получить не больше 150 Вт альтернативной электрической энергии, это при том, что цена самой панели составляет около сотни долларов;
• Сложность ремонта и ограниченный служебный срок солнечных кремниевых панелей.

Перечисленные минусы альтернативного солнечного энергетического источника, которыми любят пугать госслужащие электросетевых компаний, прежде всего, связаны с большой ценой солнечного элемента. По оценкам профессиональных мастеров, снижение розничной расценки на кремневые батареи всего на 60% приводит к взрывному спросу на альтернативные источники солнечной электрической энергии.
Важно! Для установки фотоэлектрические панели на крыше приватного дома не требуются согласования и разрешения здешних властей, если система не будет сопряжена с вводным контуром проводки электросетевой компании.

Если планировать экологически чистый источник энергии на продолжительную перспективу, то наиболее целесообразно отказаться от применения какого-нибудь биологического топлива и водяных генераторов. Уже через десяток лет нормы выброса СО будут жестко контролироваться государством. В то время как за установку альтернативного источника электрического питания из поликремния можно будет получать безвозвратные целевые выплаты, как это происходит в сегодня в странах Европы и Канаде.
Фотоэлектрическая панель представляет очень тонкий слой кремния с напыленными на торцы «бутерброда» медными или никелевыми электродами. Поверхность, обращенная к солнцу, обязательно защищается от пыли и влаги тонким кварцевым, ситалловым или поликарбонатным стеклом. Отдельные «бутерброды» спаяны в ряды и целые панели, способны выдавать по 80-100 Вт электрической мощности.
Панели объединяют постепенно и подсоединяют к аккумулятору и преобразователю. Последний воплощает постоянный ток панели в переменный 220 В, что дает возможность подсоединять к альтернативному источнику простую технику для дома, освещение и системы обеспечения жизни.

Не считая традиционной кремниевой панели, для альтернативного электрического снабжения также применяют говоря иначе титановые фотоэлектрические панели. В сущности, это два тонких стекла с напыленным, фактически незаметным тоненьким слоем оксида титана, между которыми находится раствор электролита. Смотрится титановая панель, как простое оконное стекло с едва заметным затемнением, однако это не мешает альтернативному источнику выдавать энергию с КПД до 7%.

Панели вставляют в окна, применяют для остекления закрытых террас и целых этажей, используют в качестве самостоятельного источника запасного электрического снабжения и в паре с кремниевыми панелями.
В традиционном исполнении фотоэлектрическую батарею нужно ставить под угол в 55-60о к линии горизонта. Для обыкновенных щипцовых крыш это очень большой наклонный угол, по этому приходится либо поднимать батареи относительно кровельного ската, либо примиряться с меньшим снижением эффективности альтернативного источника электрического снабжения и ложить части просто с солнечной стороны кровли.
В другом варианте панели располагают на участке на специализированных поворотных подставках, подобный вариант применяют в коттеджах и дачах, где мощности альтернативного источника всегда не хватает, а доступной площади всегда очень много.
Конструктивно насос для отопления смотрится, как холодильник, от которого идут трубы на батареи отопления и большой и тяжелый бойлер-аккумулятор энергии. В другом варианте трубы могут ложится прямо в основу пола с подогревом.
Есть также альтернативный вариант укладки труб первого контура. Если недалеко от дома есть источник любой воды, то для более хорошего забора тепла трубы первого контура наиболее целесообразно положить достаточно близко к водному потоку.

При помощи батареи происходит переустройство энергии солнца напрямую в электроэнергию. В коллекторах применяется специализированный тепловой носитель, преобразующий энергию в тепло.
В статье рассматривается экологически чистый источник энергии — солнечная энергия. Его важность и возможности использования в действительности.
Основные слова: экологически чистый источник энергии, фотоэлектрические панели, дети солнечный трекер
Если во всем видеть исключительно плюсы, батарейку правильно не подключишь.

В сегодняшнем мире очень важна тема развития экологически чистых источников энергии. Это связано, с одной стороны, с тем, что наука идет вперед семимильными шагами, с другой стороны, люди фактически исчерпали углеводородные энергетические ресурсы, которые нужны для работы без разных перебоев техники, транспорта, освещения и обогрева. Необходимость человечества в энергии каждый год растет.
Одним из перспективных источников энергии — считается неиссякаемая солнечная энергия. Солнце — самый основной источник тепла и света, роста растений на нашей планете. Благодаря Солнцу возникли все классические источники энергии — нефть, уголь, торф.
К большому сожалению, ископаемое горючее кончается, по этому решение энергетической проблемы, состоит в поиске возобновляемых источников энергии, которые могли бы заменить энергетические ресурсы, применяемые в настоящий момент.

Ключевыми преобразователями энергии солнца являются батареи, собой представляет несколько объединённых фотоэлементов и преобразующие энергию солнца в переменный ток. Фотоэлектрические панели используют в местах, удалённых от пунктов проживания, в космической сфере, в автомобилестроении и судостроении, другими словами там, где нет возможности воспользоваться иными энергетическими источниками.
Первая фотоэлектрическая панель принадлежит Антуану — Сезару Беккерелю (1839). Практически через четыре десятилетия Чарльз Фриттс изобрел первый солнечный компонент, опираясь на навык Уилоуби Смита, обнаружившего в первой половине 70-ых годов девятнадцатого века чувствительность селена к свету. В первой половине 50-ых годов двадцатого века профессионалы компании Bell Laboratories (США) заявили о создании первых фотоэлектрических панелей на основе кремния для получения электротока.
Сделанные фотоэлектрические панели — были лишь только технологичной игрушкой стоимостью 250 американских долларов, с КПД около 6 %. Потенциал фотоэлектрических панелей сначала был оценен только в космической области и, во второй половине 50-ых годов двадцатого века, в Америке был запушен первый спутник с фотоэлектрическими панелями — Vanguard 1. Спустя пару месяцев в советском союзе был запущен Спутник-3 также работающий на батареях которые работают от солнечных лучей.
К началу 2017 года, благодаря использованию солнечных трекеров, КПД фотоэлектрических панелей составляет более 26 %. Использование фотоэлементов стало повсеместным.
1954 год. Фотоэлектрическая панель компании Bell Laboratories
На уроках физики в школе и на дополнительных занятиях, я детально изучил рабочие принципы солнечных трекеров, а еще плюсы (возобновляемость, обильность, доступность, экологичность, экономность) и минусы энергии солнца (непостоянство солнца, использование очень дорогих и редких элементов при разработке фотоэлектрических панелей, их ограниченный служебный срок).
Собственные теоретические знания я решил проверить, приняв участие в технической олимпиаде научного искусства «Роботландия-2017», организатором которой был Волжский политехнический ВУЗ (филиал) ВолгГТУ.
Целью олимпиадной работы стала разработка и создание хорошего устройства для зарядки с самым большим КПД, работающего от энергии солнца и накопляющего её. Движение солнечного света по азимуту уменьшает КПД фиксированной фотоэлектрические панели, по этому появилась необходимость создать устройство, которое могло бы вертется вслед за траекторией солнечного света — солнечный трекер.
Солнечный трекер — система, которая предназначена для слежения за перемещением солнечного света, дабы получить самый большой КПД от фотоэлектрических панелей. Механизм трекера построен на фоторезисторах: когда на один из резисторов попадает меньше света, устройство поворачивается.
На шаге разработки мною были изучены интернет-ресурсы и начерчен эскиз механической части.
Узел выгрузки-загрузки кассет от старого магнитофона и подъемник игрушечной пожарной машины «послужили» ключевыми элементами поворачивающегося механизма вертикального и горизонтального движения. Для создания механизма управления разработана электронная схема и размещена на 2-ух платах управления, ответственных за анализ яркости солнца и углов поворота фотоэлектрические панели.
Корпус трекера создан из старого медицинского прибора и вместил в себя: механизм и плату управления горизонтальным поворотом, аккумуляторы для накопления энергии, и USB-выход для зарядки мобильного телефона. К корпусу закреплена мачта, на которой размещены: фотоэлектрическая батарея с фоторезисторами, блок и плата вертикального наклона, контроллер аккумуляторного заряда и выключатель.
Собранный солнечный трекер имеет следующие технические свойства: напряжение заряда -5,5В, сила тока -1 А, емкость аккумулятора — 200 мА.
В результате тестовых испытаний летом установлено, что созданное устройство зарядки обладает большим коэффициентом полезного действия, на самом деле работает от энергии солнца, видоизменяет и накапливает её.
Имея свободную минутку, вы берете собственный телефон либо же садитесь за компьютер, чтобы увидеть новое видео, например, на канале «riddle», популярный видеоролик которого стал основой этой статьи. Это реально за счет того, что несколькими часами прежде вы зарядили собственный телефон либо же подключили компьютер к сети. Во всяком случае очень важным моментом возможности просмотра этого видеоролика считается наличие электричества.
Первый раз термин электричество был введен еще в далеком 1600 году английским физиком Вильямом Гилбертом, когда до возникновения первой лампочки оставалось еще более 200 лет. На данный момент электрическая энергия — это обязательная составная часть человеческие жизни, для обеспечения работы всех электробытовых приборов сейчас работают сотни тысяч электростанций.

Преимущества, и недостатки применения

Применение энергии солнца не исчерпывается кремниевыми батареями. Есть еще одна схема источника альтернативной энергии на основе солнечной энергии тепла. В отличии от полупроводниковых панелей с прямым преобразованием света в электричество, в основе альтернативной системы применяется тепло, получаемое в нескольких тепловых солнечных коллекторах.
Разогретая до 120оС вода или этиленгликоль поступает в бойлер-теплообменник, находящийся в подвале дома. Часть тепла отдается легкокипящей жидкости – бутану или фреону, которая направляется на маленький электрический генератор с вихревой турбиной, а часть скапливается в тяжелом теплоаккумуляторе, заполненном расплавленным парафином.
Стоимость одной такой альтернативной установки ориентировочно на 60-70% больше, чем для системы с кремниевыми панелями. По впечатлениям изготовителей, даже при очень большой цене интерес на экологически чистый источник энергии значительно больше, чем на кремниевые панели:

• Ресурс конструкции при условиях ежегодного обслуживания составляет больше пятидесяти лет;
• КПД альтернативной установки на энергии солнца в 2,5 раза больше, чем у сегодняшней бытовой фотоэлектрические панели.

Взамен очень дорогих литий-ионных батарей в системе применяется не дорогой тепловой аккумулятор, способный запасать энергию до 150 кВт/ч в электрическом эквиваленте. Это значит, что даже в зимнее время, в условиях непогоды и самого пасмурного неба, экологически чистый источник энергии способен обогревать помещение площадью в 40-50 м2 в течение 24-30 ч.
В теории насос для отопления прекрасно подходит на роль альтернативного теплового источника, но в действительности при эксплуатировании доводится встречаться с подобным явлением, как вырождение отдачи тепла скважин. После 1800-2000 рабочих часов грунт вокруг первого контура альтернативного отопления приходится подвергать регенерации.
Расстояние между скважинами должно быть не менее шести метров, по этому под альтернативный способ получения энергии тепла приходится отдавать большую площадь участка. Стоимость установки насоса для отопления сегодня наивысшая среди всех экологически чистых источников энергии, минимум 10 тыс. евро.
Первые опыты применения энергии солнца……………………….12
Фотоэлементы и коллекторы — преобразователи солнечной энергии……… 13
Область использования солнечной энергии в сегодняшнем мире………………………………………………………………………….14
Плюсы и минусы применения энергии солнца………15
Электрическая энергия из космоса – грядущее энергетики………………………16
Изготовление и применение солнечной печи………………………….18

Перечень литературы………………………………………………………………20

выучить применение энергии солнца как альтернативный источник тепловой и электроэнергии.
выучить литературу на заданную тему;

построить солнечную печку;
применить в действительности солнечную энергию.
Востребованность темы проекта состоит в том, что серьезно стоит экологичный вопрос – активная добыча ресурсов и их последующее применение плохо проявляется на состоянии планеты, меняя не только природу почв, однако даже условия климата.
Объект исследования: альтернативные источники тепловой и электроэнергии
Предмет исследования: солнечная энергия

Догадка: Солнечная энергия может быть альтернативой обычным видам энергии.
В настоящий момент очень серьезно стоит экологичный вопрос – активная добыча ресурсов и их последующее применение плохо проявляется на состоянии планеты, меняя не только природу почв, однако даже условия климата.
Люди всегда уделяли особое внимание таким источникам энергии, например, как вода или ветер. Напоследок, через многих лет исследований и разработок человечество «доросло» до применения солнечной энергии на Земля. Солнечная энергия – это только поток фотонов. И одновременно с тем это – один из факторов, которые обеспечивают существование жизни на Земля.
По этому свет солнца активно применяется человеком в качестве экологически чистого источника энергии. С давних пор собственное жильё человек организовывал с учитыванием ориентации на солнечных лучах. То, что мы в настоящий момент называем энергоэффективными строительными приёмами, это попытка квалифицированного применения и теплосбережения, дающего нашим светилом, в зданиях.

Собственно энергии солнца человек обязан всеми собственными достижениями техники. Благодаря Солнцу появляется круговорот воды в природе, появляются водные потоки, вращающей водяные колеса. По-разному нагревая землю в самых разных точках нашей планеты, Солнце вызывает движение воздуха, тот самый ветер, который наполняет паруса судов и вращает лопасти ветряных установок.
Один из наиболее мощных экологически чистых источников энергии для дома — излучение солнца. Для изменения энергии солнца существует два типа установок:

• фотоэлектрические панели вырабатывают переменный ток;
• солнечные коллекторы греют воду.

От энергии солнца можно подогревать воду или получать переменный ток
Не нужно думать что работают установки только не юге и только в летний период. Хорошо они работают и во время зимы. В ясную погоду при выпавшем снеге выработка энергии только чуть-чуть ниже летней. Если у вас в регионе огромное количество ясных дней, применять аналогичную технологию можно.

Фотоэлектрические панели

Фотоэлектрические панели монтируют из фотоэлектрических преобразователей, которые делают на базе минералов, которые под действием солнца испускают электроны — вырабатывают переменный ток. Для приватного использования применяются кремниевые фотопреобразователи. По собственной структуре они могут быть монокристаллическими (выполнены из одного кристалла) и поликристаллическими (много кристаллов).

Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращаться с ними нужно бережно — они очень хрупкие (монокристаллические тоже, однако не в такой степени)
Сборка фотоэлектрические панели собственными руками несложна. В первую очередь нужно приобрести определенное количество кремниевых фотоэлементов (кол-во зависит от необходимой мощности). Очень часто их приобретают на китайских торговых площадках типа АлиЭкспресс. После порядок действий прост:

• Сделать каркас (из планок из дерева или уголков из металла). Установить на него подложку. Прозрачную — стекло, акриловое стекло (литого пластика) — если фотоэлектрическая панель будет висеть на окне, и непрозрачную (фанера, окрашенная в белый цвет), если ставить батарею будете не крыше.
• С помощью металлических проводников объединить детали в одну батарею (параллельно). Проводники могут быть сразу припаяны к пластинам (стоят немного подороже) или понадобится приобретать отдельно и потом паять своими силами.
• Готовую батарею нужно загерметизировать. Заливают ее смолой на эпоксидной основе или проклеивают специализированной пленкой EVA. При герметизации приходится следить чтобы не было пустых мест — пузырьков воздуха. Они довольно сильно уменьшают продуктивность батареи, потому выгоняем их тщательно.

Это уже готовая фотоэлектрическая панель
Пару слов о том, почему подложку для фотоэлектрической батарее (батареи) нужно покрывать краской в белый цвет. Рабочий температурный диапазон кремниевых пластин от — 40°C до 50°C. Работа при очень больших или малых температурах приводит к быстрому выходу компонентов из строя. На крыше, летом, в закрытом объеме, температура может быть на порядок выше 50°C. Потому и нужен белый цвет — чтобы не перегреть кремний.
С помощью солнечных коллекторов можно обогревать воду или воздух. Куда направлять нагретую солнцем воду — в краны для систем с горячим водоснабжением или в отопительную систему — подбираете вы сами. Только отопление будет низкотемпературным — для пола с подогревом, то что необходимо. Однако для того, чтобы температура в доме не зависела от погодных условий, систему требуется сделать резервируемой, чтобы если необходимо подключался другой тепловой источник или котел переходил на другой энергетический источник.

Самые популярные трубчатые солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы есть 3-х видов: плоские, трубчатые и воздушные. Самые популярные — трубчатые, но и другие тоже имеют право на существование.

Ветрогенератор в приватном доме

экологически Чистые источники энергии тем хороши, что они в основном относятся к возобновляемым ресурсам. Самый вечный, наверняка, ветер. Пока есть обстановка и солнце, ветер тоже есть. Может какой-то кратковременный период воздух и будет неподвижным, но очень непродолжительное время. Наши предки применяли энергию ветра в мельницах, а сегодняшний человек видоизменяет ее в электричество. Все что чтобы это сделать требуется:

• вышка, поставленная в ветреном месте;
• генератор с приделанными к нему лопастями;
• накопительной батареи и системы распределения электротока.

Вышка выстраивается любая, из любых материалов. Накопительная батарея — аккумулятор, здесь ничего не придумаешь, а куда подавать электричество — ваш выбор. Остается лишь сделать генератор. Его тоже можно приобрести уже готовым, но вполне можно создать из мотора от домашней техники — машины для стирки, шуруповерта и т.п. Необходимы будут неодимовые магниты и эпоксидка, станок для токарных работ.

Схема обеспечения приватного дома электротоком за счёт экологически чистых источников энергии (ветрогенератор и фотоэлектрические панели)

На роторе мотора размечаем места под установку магнитов. Они должны находится на равном расстоянии один от одного. Ротор подобранного мотора обтачиваем, формируя «места для посадки». Дно выемки должно иметь маленький наклон, чтобы поверхность магнита была наклонена. В изготовленные места на гвозди жидкие приклеиваются магниты, заливаются смолой на эпоксидной основе.
Эти установки довольно продуктивны, однако их мощность зависит от большого количества самых разных факторов: интенсивности ветра, того, как правильно выполнен генератор, настолько хорошо снимается разница потенциала щетками, от надежности электрических соединений и т.п.
Стоимость ветроустановки мощностью 1 квт/ч составляет не менее 600 долл. Для монтажа установки альтернативного электрического питания, прежде всего, потребуется правильно подобрать свободное пространство для мачты генератора. Вокруг вышки должно быть свободное место площадью не менее двадцати метров2.
Можно собрать самодельную конструкцию запасного энергетического источника из следующих деталей:

• Генератор автомобиля;
• Воздушный винт 2,5м из фанеры и пластика;
• Стальная двухдюймовая труба;
• Тросовые расчалки.

Цена набора деталей едва превосходит 150 долл., по этому стоимость киловатта энергии, выдаваемой альтернативной системой питания, выйдет доступнее 3,5 руб. Запасной энергетический источник оправдается на протяжении трех месяцев.

Энергия ветра

Применение потоков воздуха в качестве нагрузки ветра позволяет достигать очень больших мощностей, в границах от 1-15 кВт на одну вышку. Традиционная система получения альтернативной энергии с применением ветра состоит из трех составляющих:

• Железная или бетонная мачта с поворотной платформой;
• Воздушный винт, соединенный механической коробкой передач с электрическим генератором;
• АК батарея с системой изменения тока.

Стоимость ветровой электрической энергии зависит от размера конструкции, чем больше высота, на которую поднят винт, тем выше результативность источника альтернативной энергии. Для альтернативной установки мощностью 50 кВт/ч, поднятой на мачту в 50 м, цена производимой «воздушной» электрической энергии сравнима с тарифом тепловой электростанции.
Для приватного дома возможности применения ветра в качестве альтернативного источника намного проще. К примеру, самая простая ветровая установка с высотой мачты в 4,5 м и диаметром четырехлопастного винта в 2 м, во время ветра в 12 м/с выдаёт не менее 800-900 Вт/ч. 4-ре ветроустановки способны заменить очень дорогой энергетический источник на солнечных кремниевых панелях площадью 20 м2. При этом цена альтернативной энергии будет вдвое выше сетевого тарифа.
Самая простая установка получения альтернативной энергии с винтом диаметром всего 70 см, поставленная на балконе пятого этажа, дает возможность получить 200 Вт/ч даже в условиях несильного ветра. Сделать экологически чистые источники энергии для дома собственными руками большого труда не составит, нужно только спроектировать винт специализированной комбинации, чтобы максимально уменьшить шум.
В Китае компактные установки с винтом 50 см широко применяются в качестве альтернативного источника электрической энергии для питания фонарей освещения улицы и ретрансляторов беспроводного интернета, систем сигнализации и камер наблюдения на парковках и автомагистралях. Стоит такая «малыш» на порядок доступнее кремниевой панельки подобной мощности, а работает фактически в любую погоду, даже без аккумуляторов.
При удачном выборе места под расположение мачты ветроэлектростанция в качестве альтернативного источника электрической энергии возмещается в течение 2-3 лет. Высота мачты должна составлять не менее 10-12 м, а диаметр лопастей – 2,5-3 м. Две вышки могут делать до 5 кВт/ч при среднем ветре.
Ветроустановки превосходно работают в степной и местности гор, в условиях плотной городской и пригородной застройки их результативность уменьшается на 30-40%. Одним минусом ветроустановки остается большой уровень зашумленности. Системы мощностью около 1 кВт способны вырабатывать шум, сопоставимый с децибелами работающего автомобиля на дизеле.

Насос для отопления с узлами от домашней техники

Результативность альтернативного теплового источника зависит от структуры пород, наличия геотермальных вод, высокого содержания газов и залежей органического топлива, торфа и угля. Лучший выход тепла можно получить на влажных болотистых почвах, самыми непростыми для организации альтернативного теплоснабжения считаются тяжёлые плотные горные породы.
В качестве других источников энергии тепла применяется несколько ключевых типов насосов для отопления:

• С отбором тепла из грунтовых масс. Самая популярная схема для организации альтернативного отопления с применением стабильного теплового источника;
• Нагрев трубного змеевика насоса из окружающего воздуха за границами помещения. По этой схеме работает климатический прибор в качестве источника тепла для легкого подогрева помещения в осенний период;
• Отбор тепла из внутреннего помещения для воздушного охлаждения в режиме кондиционирования.

В качестве альтернативного источника энергии тепла применяются первых два типа насосов для отопления. Насос для отопления способна работать как источник энергии тепла, так и в режиме охлаждения. Альтернативная система охлаждения насоса ориентировочно на 40-45% эффектнее кондиционера. Насосы для отопления в ближайшей перспективе настойчиво перейдут из положения экологически чистых источников энергии в разряд главного способа получения тепла.
Устройство и рабочая схема насоса для отопления как источник энергии тепла приведена на схеме.

Работа альтернативной отопительные системы в большинстве случаев напоминает цикл простого компрессионного или пароэжекционного холодильника, с 2-мя дополнительно установленными теплообменными контурами.
Первый контур экологически чистого источника энергии делается из нескольких десятков труб сделанных из металла, уложенных в скважины, глубиной от 40-100 м. Кол-во скважин достигает 80-90 единиц для одного энергетического источника мощностью 16-18 кВт. Скважины играют роль подогревателя для прокачиваемого антифриза и первичного энергетического источника для насоса для отопления.
Второй контур собой представляет медный теплообменный аппарат, сочлененный с первым контуром. В нем, как в холодильнике, двигается фреон или изобутан. В процессе конденсации фреона выделяется большое количество энергии тепла, которое через 3-ий контур направляется на домашнее отопление.

Есть также безнасосные схемы экологически чистых источников энергии, в которых нет компрессоров и насосов, исходя из этого, фактически нет употребления электроэнергии. КПД такого альтернативного насоса для отопления меньше, по этому для поддержки нужной теплопроизводительности энергетического источника приходится повышать кол-во скважин.
Самый простой альтернативный тепловой источник можно сделать из деталей от мощного холодильника или уличной морозилки. В подобных системах в качестве агента — переносчика энергии применяют углекислый газ. Нагнетатель воздуха мощностью 1,5 кВт способен выдать на медном радиаторе холодильника до 2,5 кВт энергии тепла.
Насосы для отопления применяют все присущие в наличии экологически чистые источники энергии. Они отбирают тепло возле воды, воздуха, грунта. В минимальных количествах это тепло есть там даже в зимнее время года, вот его и собирает насос для отопления и перенаправляет на обогрев дома.

Насосы для отопления также применяют экологически чистые источники энергии — тепло земли, воды и воздуха

Рабочий принцип

Чем же так интересны насосы для отопления? Тем, что потратив 1 кВт энергии на ее перекачку, в самом неблагоприятном варианте вы получите 1,5 кВт тепла, а наиболее удачные реализации могут дать до 4-6 кВт. И это совсем не противоречит закону сохранения энергии, ведь расходуется энергия не на получение тепла, а не его перекачивание. Так что никаких нестыковок.

Схема насоса для отопления для применения экологически чистых источников энергии
У насосов для отопления есть три рабочих контура: два наружных и они внутренний, а еще атомайзер, нагнетатель воздуха и конденсатор. Работает схема так:

• В первом контуре двигается тепловой носитель, который забирает тепло у низкопотенциальных источников. Он может быть опущен в воду, закопан в землю, а может отбирать тепло у воздуха. Самая большая температура, которая достигается в этом контуре — около 6°C.
• Во внутреннем контуре двигается тепловой носитель с очень невысокой температурой кипения (в большинстве случаев 0°C). Нагревшись, хладагент выветривается, пар попадает в нагнетатель воздуха, где сжимается до большого давления. При сжатии выделяется тепло, пары хладагента разогреваются до температуры примерно от 35°C до 65°C.
• В конденсаторе тепло подается тепловому носителю из 3-го — отопительного — контура. Остывающие пары конденсируются, после дальше попадают в атомайзер. И дальше цикл повторяется.

Контур отопления наиболее целесообразно делать в виде пола с подогревом. Температуры для этого самые подходящие. Для радиаторной системы потребуется слишком много секций, что плохо и невыгодно.
Но самые серьезные трудности вызывает устройство первого внешнего контура, который собирает тепло. Так как источники низкопотенциальные (тепла у низ мало), то для сбора его в необходимом количестве нужны большие площади. Есть 4-ре вида контуров:

Кольцами настеленные в водной массе трубы с тепловым носителем. Пруд может быть самым разным — речка, водоем, озеро. Важное требование — он не должен мерзнуть насквозь даже в очень большие морозы. Очень результативно работают насосы, выкачивающие тепло из речки, в стоячей воде тепла подается значительно короче. Такой тепловой источник реализовывается легче всего — закинуть трубы, привязать груз. Только существует вероятность нечаянного повреждения.

В водной массе сделать термальное поле легче всего

Значительный объем работ с землей

Со скважинами требуется мало места

Самые небольшие, но и самые неустойчивые насосы для отопления, отбирающие тепло у воздуха
Главный минус насосов для отопления — большая стоимость самого насоса, да и монтаж полей сбора тепла обходится дорого. На данном деле можно сэкономить, сделав насос своими силами и также собственными руками уложив контура, но сумма все равно остается немалой. Плюс в том, что отопление будет дешевым а действовать система будет долго.
Все экологически чистые источники энергии имеют естественное происхождение, но получать двойную выгоду можно лишь от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы деятельности животных живущих дома и птицы. В результате выходит некоторый объем газа, какой после очищения и осушения можно применять по целевому направлению.

Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа
Образование газа происходит при брожении, и принимают участие в этом бактерии, проживающие в навозе. Для выработки биогаза подойдут отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к другим отходам для «закваски» — в нем содержатся собственно необходимые для переработки бактерии.
Для создания идеальных условий нужна анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффектные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, нужно частое смешивание массы. В промышленных установках для этого монтируются мешалки с электрическими приводами, в самодельных биогазовых установках это в большинстве случаев механичные устройства — от самой простой палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

Важная схема биогазовых установок
В процессе образования газа из навоза принимают участие два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от 30°C до 40°C, термофильные — при 42°C до 53°C. Очень результативно работают термофильные бактерии. При хороших условиях выработка газа с 1 литра полезной площади достигает 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C довольно трудно и расходно, хотя расходы себя оправдуют.
Наиболее простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке выполнен вывод для подсоединения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две атмосферные горелки его хватит.
Намного серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетонных конструкций. Стенки от грунта разделяют слоем тепловой изоляции, саму емкость можно поделить на несколько отсеков, в которых произойдет переработка со сдвигом во времени. Так как работают в подобных условиях в большинстве случаев мезофильные культуры, общий процесс может занимать от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.

Схема бункерной биогазовой установки
Навоз поступает через бункер загрузки, с другой стороны выполняют люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью — порядка 15-20% пространства остается свободным — здесь накапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в водяной замок — емкость частично заполненную водой. Аналогичным образом газ осушается — сверху собирается уже очищенный, он отводится с помощью другой трубки и уже может подавиться к потребителю.

Фотоэлектрические панели

Сила воды

Если недалеко от дома течет ручей или речушка, поток воды можно успешно применять в качестве энергетического источника. Вода существенно слабее ветра по запасу энергии, по этому для получения альтернативного источника с желаемыми 2-3 кВт/ч электрической энергии нужно обеспечить следующие характеристики движения потока:

• Перепад высоты или напор — не меньше 150 см, скорость направления не менее 70 см/с;
• Водный расход – не менее 1,5-2 м 3 /с;
• Диаметр рабочего колеса не менее 60 см.

Не считая изготовления самой конструкции альтернативного водяного привода, дополнительно придется построить запруду и обводной ливневый канал, что попросит существенных затрат.
В качестве самостоятельного энергетического источника возможностей ручейка для обеспечения потребности дома будет откровенно недостаточно, а для применения полноразмерного пятикиловаттного привода потребуется как минимум оформить разрешение на применение воды.

Классификация насосов для отопления

Так неужели нам в один не хороший момент нужно будет выбирать жить со светом лампочки или с свежим воздухом? Чтобы аналогичного вопроса не появилось в скором времени, именно сейчас идет разработка и выборочная реализация проектов для создания говоря иначе чистых источников энергии.
Первым делом взгляд профессиональных мастеров области энергетики пал на возможность применять энергию ветра и солнечных лучей. Кажется, это замечательная идея, ведь аналогичная энергия полностью возобновляема и безвредна. Но проблема заключается в том, что эти источники будут неустойчивыми. Ведь подобные вещи, как облачность и штиль не отменял никто. По этому устанавливать ветроустановки фотоэлектрические панели везде очень нецелесообразно.
Однако у солнечного света есть одно большое преимущество. На земля есть места, где кол-во солнечных деньков превосходит 98 процентов, и это, как вы уже могли догадаться, пустыни. Что, если превратить их в очень большие электростанции работающие от солнца? Насколько значительно это сбережет ресурсы земли?

Рабочий принцип

Устройства на основе технологии Power Pocket должны находиться как можно ближее к человеческому телу, чтобы применять его тепло для изготовления электроэнергии для домашних потребностей.
Сейчас, на основе технологии Power Pocket создано два практичных товара: шорты и спальный мешок. Первый раз они были опробованы во время музыкального фестиваля Isle of Wight Festival в 2013 году. Навык оказался удачливым, одной ночи человека в таком спальном мешке оказалось достаточно, чтобы зарядить аккумулятор смартфона ориентировочно на 50 процентов.
В этом обзоре мы рассказали лишь про те экологически чистые источники энергии, которые можно применять в бытовых нуждах: дома, на работе или на отдыхе. Однако есть еще немало неординарных современных «зеленых» технологий, которые разработаны для применения в очень больших масштабов. Про них можно прочесть в обзоре 10 очень оригинальных источников альтернативной энергии.
Насосы для отопления смело можно причислять к одной из наиболее удачных схем альтернативного обеспечения тепловой энергетикой. В теории насос для отопления может поставлять на 60% больше энергии тепла, чем потребляет.

Дабы получить тепло с температурой потока не менее 70оС, в почву, на глубину на 6-7 м пониже уровня обмерзания, ложатся трубы, соединенные в один контур-теплообменник. При помощи прокачиваемого носителя тепла отбирается внутреннее тепло грунтовых пластов и применяется в насосе для отопления для последующего обогрева помещения.

Биологическое топливо

Большинство экологически чистых источников энергии обладают одним и тем же минусом – сделать запас тепла или электрической энергии как правило невозможно, если не считать очень больших теплоаккумуляторов и маломощных литиевых батарей к фотоэлектрическим батареям.

Многие хозяева приватных домов выбрали бы применять альтернативный вариант безопасного и обычного в применении биологического топлива, которое можно было бы запасти на весь отопительный период.
На сейчас применяются два вида альтернативного топлива:

• Биогаз, получаемый конкретно на территории усадьбы или домовладения;
• Прессованные топливные гранулы, гранулированные продукты переработки угля, торфа, древесины, отходов лесопиления.

Источником сырья для изготовления прессованных топливных гранул могут быть самые разнообразные отходы древесины. Маленькой ротационный пресс, который можно просто поставить дома, воплощает мешок измельченной стружки в несколько килограммов прессованных топливных гранул. В результате хозяин получает источник альтернативного дешевого топлива, которое можно запасать и сжигать в специализированных котлах с автоподачей пеллетной массы.
Биогаз собой представляет продукт переработки конкретными культурами бактерий отходов органики, смешанных с коровьим и свиным навозом. Сырье загружают в железную емкость со свободно плавающей крышей и затирают порошком с бактериями.
На вторые-третьи сутки из бака начинает поступать биогаз, который можно применять в качестве альтернативного газового топлива взамен метана. Нужно только настроить работу автоматики на газ с меньшей калорийностью.
Хороший, однако не самый безопасный источник альтернативной энергии, так как биогаз не имеет запаха и в случае утечки может легко привести к появлению пожара.

Система солнечного электрического снабжения

Главная статья затрат альтернативного электрического снабжения на батареях которые работают от солнечных лучей включает цену панелей, это ориентировочно 160 руб. за 1 Вт или 80-85 долл. за квадратный метр поверхности. Для альтернативного энергоснабжения дома потребуется не менее 25 м2 панелек из поликристаллического кремния.

На аккумуляторных батареях можно сэкономить. Взамен очень дорогого лития можно поставить щелочную батарею, которая прослужит 15 лет при минимальном уходе за энергетическим источником. На набор щелочных батарей уйдет еще 200-300 долл.

Можно купить уже готовые панели в чехлах с наклеенной подложкой и пропаянной проводкой за 500-700 долл. или приобрести и приклеить одиночные плитки на текстолитовую основу собственными руками. Взамен дорогущей монокристаллической плиты применяем поликристаллические соты за вдвое меньшую стоимость. Правда, КПД поликремния на несколько процентов меньше, но потерю можно достаточно легко возместить добавочной площадью компонентов.

Фотоэлектрические панели

Для получения электроэнергии применяются фотоэлементы, преобразующие световую энергию в электрическую (наименование – от «фотон» — свет). Основной рабочий принцип построен на свойстве полупроводников, так называемом p-n переходе. Данное свойство было открыто еще в конце 19-го столетия.

Фотоэлементы

Делаются из пластин с использованием, к примеру, кремния – кристаллического материала. Могут использоваться также и соединения меди, индия, галлия, кадмия. Фотоэлементы имеют достаточно разные размеры. Они могут применяться как в электронных часах, так и на крышах строений, соединенные в большие панели. Данные панели (модули) и есть самые реальные фотоэлектрические панели.
Фотоэлектрические панели рекомендовано применять в тех климатических районах, где слишком много солнечных деньков в году и обычное природное освещение в общем. При этом температура окружающей среды должна быть умеренной, так же как и при большой температуре КПД подобных батарей намного становится меньше.

КПД (КПД) батарей составляет, на данный момент около 40%. В- ближайшем будущем его планируют довести до 40-45%.