Пропустить навигацию.
Главная

Альтернативные источники энергии для дома

Альтернативные источники энергии для дома

Чем больше мы используем возобновляемую энергию, тоем больше мы помогаем окружающей среды, усиливаем нашу энергетическую безопасность, создаем рабочие места и укрепляем экономику.

В этом разделе Вы можете узнать о возобновляемых источниках энергии и о том, как их использовать:

ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ
Узнайте, как использовать биотопливо для Вашего автомобиля, покупать чистую энергию и продукцию, изготовленную из биомассы, а также об отоплении деревом и прессованными окатышами.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
Узнайте, как использовать геотермальную энергию для отопления и кондиционирования Вашего дома, и о том, как покупать чистую энергию, производимую геотермальными станциями.

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГИЯ
Узнайте, как водород и топливные элементы могут производить энергию.

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Узнайте, как энергия движущейся воды преобразуется в электричество.

ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА
Узнайте, как можно использовать энергию океана для производства электричества.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ
Узнайте, как солнечная энергия может быть использована для отопления, электричества и освещения.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА
Узнайте, как ветер может быть использован для производства электроэнергии и накачки воды.

Альтернативные источники энергии для дома. ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

С момента, когда люди начали жечь дерево чтобы согреться или приготовить еду, мы начали использовать энергию биомассы, или эиоэнергию. Сейчас мы можем использовать биомассу для производства топлива для автомобилей, производства электричества и разработки биопродукции.

Здесь Вы можете узнать о различных способах использования энергии биомассы:
Биотопливо

Заправляйте свой автомобиль этанолом или биодизелем.
Биоэнергия

Покупайте чистое электричество , произведенное из биомассы.
Биопродукция

Используйте продукцию, такую как пластик, изготовленную из биомассы.
Отопление

Отапливайте Ваш дом, используя дрова или пеллеты .

Биотопливо

Биомасса может быть преобразована непосредственно в жидкое топливо (биотопливо) для использования в автомобилях. Два наиболее используемых вида биотоплива – этанол и биодизель.

Этанол

Этанол (алкоголь) в настоящее время производится в основном из крахмала в кукурузных зернах. Он обычно используется в качестве добавки к нефтесодержащему топливу, чтобы уменьшить токсичные выбросы и увеличить содержание октана.

Этанол также доступен в качестве альтернативного топлива, с содержанием этанола от 70% до 83%. В автомобилях с переменными топливными системами установлены антикоррозионные топливные системы и другие небольшие модификации, которые позволяют автомобилю работать как на этаноле, так и на обычном бензине.

Биодизель

Биодизель производится в основном из масла сои или репса. Его использование еще не очень распространено, но его положительное влияние на качество воздуха очень значительно. Некоторые страны вводят субсидии на использование биодизеля.

Биодизель в настоящее время смешивается в пропорции 20% с дизельным топливом.

Биопродукция

Любая продукция, производимая из ископаемых энергоресурсов, может быть произведена из биомассы. Такая биопродукция не только производится из возобновляемых источников, но также часто влечет меньшие энергозатраты, чем нефтепродукты.

Исследователи обнаружили, что процесс создания биотоплива также может быть использован для производства антифриза, пластика, клея, искусственных подсластителей и основы для зубной пасты.

Угарный газ и водород являются другими важными составляющими биопродукции. При нагреве биомассы с помощью небольшого количества кислорода, эти два газа выделяются в большом количестве. Ученые называют эту смесь газом биосинтеза, который может использоваться для производства пластика и кислот, которые могут использоваться для производства фотопленки, текстиля и синтетических материалов.

При нагреве биомассы без использования кислорода, формируется пиролизный газ, из которого можно выделить химический элемент фенол. Фенол используется для производства древесного клея, литой пластмассы и изоляционной пены.

В будущем Вы можете увидеть биоперерабатывающие заводы, по аналогии с нефтеперерабатывающими заводами, производящие не только биотопливо, но и разнообразные биопродукты. Такие биоперерабатывающие заводы также смогут производить электроэнергию для собственного использования, продажи и отопления.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Тепло Земли, которое постоянно поднимается вверх от ядра, предоставляет огромный источник энергии, называемой геотермальной энергией .

Вы можете использовать геотермальную энергию вне зависимости от того, где Вы живете, для отопления и охлаждения Вашего дома, используя геотермальный тепловой насос .

Если Вы живете в регионе, в котором есть доступ к геотермальному источнику воды средней температуры (20?С–150?С), то Вы можете подключиться к нему для прямого использования . Прямое использование включает отопление домов, парников, районов и рыбхозов.

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГИЯ

Водород— газ без цвета и без запаха—является самым распространенным химическим элементом во вселенной. Тем не менее, поскольку он легко соединяется с другими элементами, его сложно найти в природе в чистом виде. Водород обычно соединяется с другими химическими элементами и образует органические соединения – углеводороды . Углеводороды включают в себя ископаемое топливо, растения и воду.

Водород может быть отделен от углеводородов при нагреве – этот процесс называется преобразованием . В настоящее время водород в основном производится таким образом из природного газа. Кроме того, можно использовать электрический ток для выделения из воды кислорода и водорода. Этот процесс называется электролизом .

На настоящий момент водород имеет огромный потенциал в качестве источника энергии для тепловых элементов . Водородные тепловые элементы могут обеспечить тепло для домов, зданий, производить электричество и использоваться для автомобилей .

Водород также может стать энергоносителем . Энергоноситель передает энергию в удобной для потребителей форме.

Если Вы хотите получить дополнительную информацию, проверьте раздел « Азбука водорода и тепловых элементов» .

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

Течение воды создает энергию, которая может быть преобразована в электричество. Это Этот процесс называется гидроэнергетикой .

Если у Вас есть доступ к текущей воде, то Вы можете использовать микрогидроэлектростанцию для производства собственной энергии.

ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА

Океаны покрывают более 70% поверхности Земли. Океаны являются самыми большими в мире коллекторами солнечной энергии. Они также производят механическую энергию из течений, приливов и отливов и волн. И хотя солнце влияет на всю активность мирового океана, луна влияет на приливы и отливы, а ветер поднимает волны.

В этом разделе Вы можете изучить различные виды энергии океана :
Преобразование термальной энергии океана
Энергия приливов и отливов
Энергия волн .

Преобразование термальной энергии океана

Процесс, называемый преобразованием термальной энергии океана (ПТЭО) использует тепло, хранимое океанами Земли, для генерирования электроэнергии.

ПТЭО лучше всего работает, если разница температур между более теплым поверхностным уровнем океана и более холодной водой на глубине составляет приблизительно 20° C . Эти условия существуют в прибрежных тропических водах, приблизительно между Тропиком Козерога и Тропиком Рака. Для того чтобы поднять холодную воду на поверхность электростанциям, преобразующим термальную энергию океана (ПТЭО станции), требуется дорогая труба большого диаметра, которая опускается на глубину океана не менее, чем в двух километрах от берега.

Если ПТЭО станции могут конкурировать с обычными генерирующими компаниями по затратам, то они смогут генерировать миллиарды ватт электроэнергии.

Строительство крупных ПТЭО станций требует больших капиталовложений на начальном этапе. Скорее всего, эта технология не будет широко использоваться до тех пор, пока цены на энергоносители значительно не вырастут, или если правительства не будут предлагать значительные льготы инвесторам. Кроме того, на побережье нет достаточного количества площадок, на которых размещение ПТЭО станций может быть экономически выгодным

Энергия приливов и отливов

Все прибрежные территории постоянно испытывают два прилива и два отлива в течение времени, немного превышающего 24 часа. Для того, чтобы перевести силу приливов и отливов в электричество, разница между приливом и отливом должна быть не менее 5 метров. На Земле существует всего лишь около 40 мест, где существует такая разница между приливами и отливами.

Технологии

Технологии для использования энергии приливов и отливов включают:

Плотина
Плотина обычно используется для преобразования энергии приливов и отливов в электричество путем проталкивания воды через турбины, которые активизируют генератор. Турбины и шлюзы устанавливаются вдоль плотины. Шлюзы открываются при соответствующей разнице между уровнем воды с обеих сторон плотины. После чего вода течет через турбины. Турбины заводят электрогенератор для производства электричества.

Приливно-отливное препятствие
Приливно-отливные препятствия выглядят как большой турникет. Они обычно устанавливаются через каналы между небольшими островами или над проливами. Турникет крутится с помощью прибрежных течений, которые в некоторых случаях двигаются со скоростью 5–8 узлов (9-14 км/ч) и генерируют такое же количество энергии, что и ветры, дующие с гораздо большей скоростью. Так как плотность воды больше, чем плотность воздуха, то течения океана несут больше энергии, чем ветры.

Приливно-отливная турбина
Приливно-отливные турбины выглядят так же, как и ветряные турбины. Они устанавливаются рядами под водой так же, как ветряные турбины. Турбины функционируют лучше всего при скорости подводных течений между 3.6 и 4.9 узлов (6.5 и 8 км/ч). При течении с такой скоростью турбина диаметром 15 м может генерировать энергию, равную энергии, генерируемой ветровой турбиной диаметром 60 м. Идеальное размещение для приливно-отливных турбин – близко к берегу на глубине 20–30 м.

Проблемы

Приливно-отливные электростанции, ставящие плотины могут нарушить миграцию морских животных, а наносы за ними могут повлиять на местные экосистемы. Приливно-отливные препятствия также могут помешать передвижению морских животных. Новейшие приливно-отливные турбины скорее всего наносят наименьший вред окружающей среде, так как они не мешают морским животным.

Эксплуатация приливно-отливных электростанций не требует больших расходов, но их дорого строить и инвестиции возвращаются недостаточно быстро. Соответственно, стоимость киловатт-часа не составляет конкуренцию обычным электростанциям на ископаемом топливе.

Энергия волн

Энергия волн выделяется непосредственно с поверхности волн или из изменений давления под поверхностью. Аналитики, изучающие возобновляемые источники энергии полагают, что в океанских волнах достаточное количество энергии, чтобы обеспечить до двух квинтильонов электроэнергии.

Энергия волн может быть использована везде. Наилучшие места для размещения таких электростанций – западное побережье Шотландии, север Канады, южная Африка, Австралия, северо-западное и северо-восточное побережья США.

Технологии

Энергия волн может быть преобразована в электричество как с помощью береговых установок, так и с помощью установок в море недалеко от берега.

Системы, располагаемые недалеко от берега
Такие системы обычно располагаются на глубине, превышающей 40 метров. Наиболее продвинутые установки используют качающее движение волн для активизации насоса, который генерирует электричество. Менее сложные установки используют рукава, соединенные с поплавками на поверхности волн. Движение поплавка вверх и вниз растягивает и ослабляет рукав, который давит на воду, которая, в свою очередь, раскручивает турбину.

Кроме того, специально созданные мореходные платформы создают электроэнергию, проводя волны через внутренние турбины и обратно в море.

Береговые системы
Береговые системы строятся вдоль побережья и извлекают энергию, ломая волны. Распространены следующие береговые системы:

Осциллирующие водяные колонны
Осциллирующие водяные колонны состоят из бетонной или стальной конструкции, частично находящейся под водой, и имеют отверстие в море под ватерлинией. Колонна огораживает часть воздуха над частью воды. Как только волны достигают часть с воздухом, уровень воды в колонне поднимается и опускается. Это в свою очередь сжимает и разжимает воздух в колонне. Когда волны отступают, воздух вытягивается обратно через турбину из-за уменьшения давления с водной стороны турбины.

Суживающийся канал
Система состоит из суживающегося канала, который соединяется с резервуаром, построенным на обрыве выше уровня моря. Сужение канала заставляет волны подниматься в высоту при движении к обрыву. Волны перетекают стены канала в резервуар, а собранная вода передается через турбину.

Маятниковый механизм
Механизм состоит из прямоугольной коробки, открытой в море с одной стороны, над которой закреплен клапан. Движение волн заставляет клапан двигаться назад и вперед, а его движение заводит гидравлический насос и генератор.

Проблемы

В целом, правильно выбранное расположение является ключевым для минимального влияния на окружающую среду. Необходимо принимать во внимание сохранение красоты берегового ландшафта. Также необходимо избегать мест, где электростанции, использующие энергию волн, могут значительно изменить характер перемещения осадочных пород на дне океана.

Экономически, такие системы пока не могут конкурировать с традиционными электростанциями. Тем не менее, расходы на производство электроэнергии с помощью волн снижаются. Некоторые эксперты считают, что такие системы скоро займут свою нишу на доходном рынке. После строительства они дешевы в эксплуатации, так как топливо, которое они используют – морская вода- достается им бесплатно.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Выйдите на улицу в жаркий солнечный день и Вы почувствуете на себе силу солнечного света и тепла. Это и есть солнечная энергия .

Вы можете использовать солнечную энергию для следующих нужд:
Отопление Вашего дома через пассивный солярный дизайн или через отопительную систему, использующую солнечные батареи
Производство собственного электричества
Нагрев воды в доме или бассейне
Освещение в доме и на улице
Вам необходимо обеспечить доступ к солнечной энергии , если Вы хотите ее использовать
Вероятно, в будущем Вы получите возможность покупать чистое электричество у концентрирующей солнечной электростанции

См. Объяснение солнечной радиации , чтобы понять, как работает солнечная энергия.

Объяснение солнечной радиации

Солнечной радиацией называется электромагнитная радиация, излучаемая солнцем. Ми можем собрать и конвертировать солнечную радиацию в используемые формы энергии, такие как тепло и электричество, используя различные технологии. Выбор такой технологии зависит от доступной солнечной радиации или ресурса солнечной радиации .

Основные принципы

Любое место на Земле получает солнечный свет, по крайней мере часть года. Количество получаемой солнечной радиации зависит от следующих факторов :
Географическое расположение
Время дня
Время года
Ландшафт
Погода

Солнечные лучи достигают Земли под углом от 0? (чуть выше горизонта) до 90? (прямо над головой). Самое большое количество энергии можно получить, когда солнечные лучи вертикальны.

Наклон оси земли в 23.5? оказывает значительное влияние на количество солнечного света, достигающего конкретное место на Земле . Этот наклон оси означает более длинные дни в северном полушарии с весны до осени, и в южном полушарии – оставшиеся шесть месяцев.

Вращение земли ответственно за часовые изменения солнечного света. Рано утром и ближе к вечеру солнце находится низко над землей. Его лучи должны пройти большее расстояние через атмосферу, чем в полдень, когда солнце стоит в наивысшей точке. В безоблачный день самое большое количество солнечной энергии достигает солнечный коллектор в полдень.

Рассеиванная и прямая солнечная радиация

Во время движения солнечного света через атмосферу часть его абсорбируется, рассеивается и отражается:
Молекулами воздуха
Парами воздуха
Облаками
Пылью
Загрязняющими агентами
Лесными пожарами
Вулканами

Это называется рассеянной солнечной радиацией. Солнечная радиация, которая достигает поверхность Земли не будучи рассеянной называется прямой солнечной радиацией. Совокупность рассеянной и прямой солнечной радиации называется глобальной солнечной радиацией. Атмосферные условия могут уменьшить прямую солнечную радиацию на 10% в сухой, безоблачный день и на 100% в дни с высокой облачностью.

Измерение

Ученые измеряют количество солнечного света, падающего на конкретное место, в различное время года. Расчет солнечной энергии обычно выражается как совокупная радиация на горизонтальной площади или как совокупная радиация на поверхности, следующей за солнцем.

Радиационные данные для солнечных фотогальванических систем часто представлены в киловатт/час на квадратный метр ( кВч / м2 ). Прямой расчет солнечной энергии также могут быть выражен в ватт на квадратный метр ( Вт/м2 ).

Радиационные данные для нагрева воды и отопления с помощь солнечных батарей обычно указываются в Btu / ft 2 .

Дополнительная информация
Расчет ресурса солнечной радиации на Вашем участке для получения электричества с помощью солнечных батарей
Расчет ресурса солнечной радиации на Вашем участке для нагрева воды с помощью солнечных батарей

Доступ к солнечной энергии

Доступ к солнечной энергии означает свободный, беспрепятственный доступ к солнечному свету. Это важно, если Вы используете солнечную энергию для отопления , нагрева воды , электричества и дневного освещения .

Во многих странах разработаны стандарты и требования для доступа к солнечной энергии, строительные нормы.
Ландшафтный дизайн

Очень важно обеспечить совместимость между целями ландшафтного дизайна , затенения и доступа к солнечной энергии. Ученые полагают, что продуманный ландшафтный дизайн снизит ежегодные расходы на охлаждение на 25%–50%. Дополнительные преимущества энергоэффективного ландшафтного дизайна - красота, качество окружающей среды, препятствие шуму, защита от посторонних глаз, определение пространства.
Дизайн зданий и помещений

При расположении здания оптимальным образом проще проектировать здания для включения таких элементов, как пассивное отопление и охлаждение солнечной энергией и дневное освещение. При включении таких элементов в первоначальный проект здания они становятся очень экономичны. Таким образом размер затрат на оборудование для отопления и охлаждения и его эксплуатацию значительно снижается.
Системы на солнечных батареях

Беспрепятственный доступ к солнечной энергии необходим для оптимальной производительности солнечных энергосистем. Обычно трудно обеспечить постоянный беспрепятственный доступ к солнечной энергии. Вновь строящиеся дома могут изменить затененность или освещенность участка или дома.

Необходимо обеспечить защиту доступа к солнечной энергии для следующих систем:
На крыше: солнечный водонагреватели, солнечные отопительные коллекторы, фотоэлектрические батареи
Стены: пассивно-солярные системы, как например стена Тромба, парники, системы прямого доступа солнечной энергии
Южный участок: Системы солнечных коллекторов, установленные на участке.

Дополнительная информация

Требования к размещению систем на солнечных батареях

Объяснение солнечной радиации

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Люди пользовались энергией ветра сотни лет, начиная с ветряных мельниц, перемалывающих зерно, и заканчивая ветряными турбинами, производящими электричество.

Если Ваш участок составляет хотя бы половину гектара и он очень ветреный, то Вы можете производить свое собственное электричество, используя небольшие ветряные электрогенерирующие системы . Вы также можете использовать небольшую ветряную турбину для выкачки воды .

Сейчас или в будущем у Вас может быть возможность покупать чистое электричество у ветряной электростанции .