Ev için alternatif enerji: standart dışı enerji kaynaklarına genel bakış

giriiş

Tüm modern dünya ekonomisi, dinozorlar zamanında biriken servete bağlıdır: petrol, gaz, kömür ve diğer fosil yakıtlar. Metroya binmekten mutfakta su ısıtıcısını ısıtmaya kadar hayatımızdaki çoğu faaliyet, nihayetinde bu tarih öncesi mirasın yakılmasını gerektiriyor. Temel sorun, bu hazır enerji kaynaklarının yenilenebilir olmamasıdır. Er ya da geç, insanlık dünyanın bağırsaklarından tüm petrolü pompalayacak, tüm gazı yakacak ve tüm kömürü çıkaracak. O zaman çaydanlıkları ısıtmak için ne kullanacağız?

Ayrıca yakıtın yanmasının olumsuz çevresel etkisini de unutmamalıyız. Atmosferdeki sera gazlarının içeriğindeki bir artış, gezegen genelinde ortalama sıcaklıkta bir artışa yol açar. Yakıt yanma ürünleri havayı kirletir. Büyük şehirlerin sakinleri bunu özellikle iyi hissediyor.

Bu gelecek bizimle gelmese bile hepimiz geleceği düşünüyoruz. Küresel topluluk uzun zamandır fosil yakıtların sınırlarını kabul ediyor.Ve kullanımlarının çevre üzerindeki olumsuz etkisi. Önde gelen devletler halihazırda çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarına kademeli geçiş için programlar uygulamaktadır.

Tüm dünyada, insanlık fosil yakıtların yerini alacak yenilerini arıyor ve yavaş yavaş tanıtıyor. Güneş, rüzgar, gelgit, jeotermal ve hidroelektrik santralleri uzun süredir dünyanın her yerinde faaliyet göstermektedir. Öyle görünüyor ki, insanlığın tüm ihtiyaçlarını onların yardımı ile sağlamaktan bizi alıkoyan nedir?

Aslında alternatif enerjinin birçok sorunu var. Örneğin, enerji kaynaklarının coğrafi dağılımı sorunu. Rüzgar çiftlikleri sadece kuvvetli rüzgarların sıklıkla estiği bölgelerde, güneş enerjisi - minimum sayıda bulutlu günlerin olduğu yerlerde, hidroelektrik santralleri - büyük nehirlerde inşa edilir. Petrol de elbette her yerde bulunmaz, ancak teslim edilmesi daha kolaydır.

Alternatif enerjinin ikinci sorunu istikrarsızlıktır. Rüzgar çiftliklerinde üretim, hızı sürekli değiştiren veya tamamen durduran rüzgara bağlıdır. Güneş enerjisi santralleri bulutlu havalarda iyi çalışmazlar ve geceleri hiç çalışmazlar.

Ne rüzgar ne de güneş enerji tüketicilerinin ihtiyaçlarını dikkate almaz. Aynı zamanda, bir termik veya nükleer santralin enerji çıkışı sabittir ve kolaylıkla düzenlenebilir. Bu sorunun çözümü ancak üretimin düşük olması durumunda rezerv oluşturacak devasa enerji depolama tesislerinin inşası olabilir. Ancak bu, tüm sistemin maliyetini büyük ölçüde artırır.

Bunlar ve daha birçok zorluk nedeniyle dünyada alternatif enerjinin gelişimi yavaşlamaktadır. Fosil yakıtları yakmak hala daha kolay ve daha ucuz.

Ancak, küresel ekonomi ölçeğinde alternatif enerji kaynakları fazla fayda sağlamıyorsa, o zaman bireysel bir ev çerçevesinde çok çekici olabilirler.Halihazırda birçok kişi elektrik, ısı ve gaz tarifelerindeki sürekli artışı hissediyor. Her yıl, enerji şirketleri sıradan insanların cebine daha çok giriyor.

Uluslararası girişim fonu I2BF'den uzmanlar, yenilenebilir enerji piyasasına ilişkin ilk genel bakışı sundu. Tahminlerine göre 5-10 yıl içinde alternatif enerji teknolojileri daha rekabetçi hale gelecek ve yaygınlaşacak. Halihazırda, alternatif ve geleneksel enerjinin maliyetindeki boşluk hızla daralıyor.

Enerji maliyeti, alternatif bir enerji üreticisinin proje ömrü boyunca yaptığı sermaye harcamalarını telafi etmek ve yatırılan sermaye üzerinden %10'luk bir getiri sağlamak için almak istediği fiyatı ifade eder. Bu fiyat, çoğu ağır kaldıraçlı olduğundan, borç finansmanının maliyetini de içerecektir.

Verilen grafik, 2011'in II çeyreğinde çeşitli alternatif ve geleneksel enerji türlerinin değerlendirmesini göstermektedir (Şekil 1).

Yukarıdaki rakamlara göre, jeotermal enerjinin yanı sıra çöp ve çöp gazı yakılarak üretilen enerji, tüm alternatif enerji türleri arasında en düşük maliyete sahiptir. Aslında, geleneksel enerji ile zaten doğrudan rekabet edebiliyorlar, ancak onları sınırlayan faktör, bu projelerin uygulanabileceği sınırlı sayıda yer.

Enerji mühendislerinin kaprislerinden kurtulmak isteyenler, alternatif enerjinin geliştirilmesine katkıda bulunmak isteyenler, sadece enerjiden biraz tasarruf etmek isteyenler için bu kitap yazıldı.

kitaptan V. Germanovich, A. Turilin “Alternatif enerji kaynakları.Rüzgar, güneş, su, toprak, biyokütle enerjisinin kullanımına yönelik pratik tasarımlar.

Buradan okumaya devam edin

Geleneksel olmayan kaynakların geliştirilmesi

Geleneksel olmayan enerji kaynakları şunları içerir:

• güneş enerjisi;
• Rüzgar enerjisi;
• jeotermal;
• deniz gelgitlerinin ve dalgaların enerjisi;
• biyokütle;
• çevrenin düşük potansiyel enerjisi.

Çoğu türün her yerde bulunması nedeniyle gelişimleri mümkün görünmektedir; çevre dostu olmaları ve yakıt bileşeni için işletme maliyetlerinin olmaması da not edilebilir.

Ancak, endüstriyel ölçekte kullanımlarını engelleyen bazı olumsuz nitelikler vardır. Bu, geniş bir alanın "kesme" kurulumlarının kullanımını ve ayrıca zaman içindeki değişkenliği zorlayan düşük akı yoğunluğudur.

Bütün bunlar, bu tür cihazların yüksek malzeme tüketimine sahip olmasına yol açar, bu da sermaye yatırımlarının da arttığı anlamına gelir. Eh, hava koşulları ile ilişkili bazı rastgelelik unsurları nedeniyle enerji elde etme süreci çok fazla soruna neden olur.

Diğer en önemli sorun, bu enerji hammaddesinin "depolanması" dır, çünkü mevcut elektrik depolama teknolojileri bunun büyük miktarlarda yapılmasına izin vermemektedir. Ancak ev koşullarında, ev için alternatif enerji kaynakları giderek daha popüler hale geliyor, bu yüzden özel mülkiyette kurulabilecek ana enerji santrallerini tanıyalım.

Her şey bu kadar pürüzsüz mü?

Özel bir evin güç kaynağı için böyle bir teknolojinin, geleneksel merkezileştirilmiş enerji sağlama yöntemleriyle uzun süredir piyasadan çıkarılması gerektiği anlaşılıyor.Bu neden olmuyor? Alternatif enerjinin lehine olmadığını gösteren birkaç argüman var. Ancak bunların önemi bireysel olarak belirlenir - bazı kır evi sahipleri için bazı eksiklikler önemlidir ve diğerleri hiç ilgi çekici değildir.

Büyük kır evleri için alternatif enerji tesisatlarının çok yüksek olmayan verimliliği bir sorun haline gelebilir. Doğal olarak, yerel güneş sistemleri, ısı pompaları veya jeotermal tesisatlar, en eski hidroelektrik santrallerin, termik santrallerin ve hatta dahası nükleer santrallerin bile üretkenliği ile karşılaştırılamaz.Ancak, bu dezavantaj genellikle iki hatta üç kurularak en aza indirilir. sistemler, daha fazla güç kullanır. Bunun sonucu başka bir sorun olabilir - kurulumları için tüm ev projelerinde tahsis edilmesi mümkün olmayan daha büyük bir alan gerekli olacaktır.

Modern bir eve aşina olan ev aletlerinin sayısının ve ısıtma sisteminin kesintisiz beslenmesini sağlamak için çok fazla güç gerekir. Bu nedenle, proje böyle bir güç üretebilecek kaynakları sağlamalıdır. Ve bu sağlam bir yatırım gerektirir - ekipman ne kadar güçlü olursa, o kadar pahalı olur.

Ayrıca, bazı durumlarda (örneğin, rüzgar enerjisi kullanıldığında), kaynak, enerji üretiminin sabitliğini garanti etmeyebilir. Bu nedenle, tüm iletişimi depolama cihazlarıyla donatmak gerekir. Genellikle, bu amaç için piller ve kollektörler kurulur, bu da aynı ek maliyetleri ve evde daha fazla metrekare tahsis etme ihtiyacını beraberinde getirir.

Rüzgardan gelen enerji

Atalarımız uzun zamandır ihtiyaçları için rüzgar enerjisini kullanmayı öğrendi. Prensip olarak, o zamandan beri tasarım pek değişmedi.Sadece değirmen taşı, dönen bıçakların enerjisini elektriğe dönüştüren bir jeneratör tahriki ile değiştirildi.

Bir jeneratör yapmak için aşağıdaki parçalara ihtiyacınız olacak:

• jeneratör. Bazıları, rotoru hafifçe dönüştürerek motoru çamaşır makinesinden kullanır;
• çarpan;
• pil ve şarj kontrolörü;
• gerilim transformatörü.

Rüzgar jeneratörü

Ev yapımı rüzgar türbinleri için birçok şema var. Hepsi aynı prensipte tamamlanmıştır.

1. Çerçeve toplanıyor.
2. Döner takılıdır. Arkasına bıçaklar ve bir jeneratör monte edilmiştir.
3. Yaylı kuplörlü bir yan kürek monte edin.
4. Pervaneli jeneratör çerçeveye takılır, ardından çerçeveye monte edilir.
5. Döner düzeneğe bağlayın ve bağlayın.
6. Akım toplayıcıyı takın. Bir jeneratöre bağlayın. Kablolar aküye gidiyor.

Tavsiye. Kanatların sayısı, pervanenin çapına ve üretilen elektrik miktarına bağlı olacaktır.

Alternatif enerji kaynaklarının ana türleri

Son zamanlarda, enerji elde etmek için geleneksel olmayan birçok seçenek pratik olarak denenmiştir. İstatistikler, potansiyel kullanımın hala yüzde binde birinden bahsettiğimizi söylüyor.

Alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesinin kaçınılmaz olarak karşı karşıya kaldığı tipik zorluklar, çoğu ülkenin doğal kaynakların devlet malı olarak kullanılmasına ilişkin yasalarındaki tam boşluklardır. Alternatif enerjinin kaçınılmaz olarak vergilendirilmesi sorunu, yasal detaylandırma eksikliği ile yakından ilişkilidir.

En yaygın kullanılan 10 alternatif enerji kaynağını düşünün.

Rüzgâr

Rüzgar enerjisi her zaman insan tarafından kullanılmıştır. Modern teknolojilerin gelişme düzeyi, onu neredeyse kesintisiz hale getirmemize izin veriyor.

Aynı zamanda, yel değirmenleri, değirmenlere benzer özel cihazlar kullanılarak elektrik üretilir. Bir yel değirmeninin pervanesi, rüzgarın kinetik enerjisini, dönen kanatlar vasıtasıyla akım üreten bir jeneratöre iletir.

Bu tür rüzgar çiftlikleri özellikle Çin, Hindistan, ABD ve Batı Avrupa ülkelerinde yaygındır. Bu alanda şüphesiz lider, bu arada, rüzgar enerjisinin öncüsü olan Danimarka'dır: ilk tesisler burada 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı. Danimarka bu şekilde toplam elektrik talebinin %25'ini kapatıyor.

20. yüzyılın sonunda Çin, sadece rüzgar türbinleri yardımıyla dağlık ve çöl bölgelerine elektrik sağlayabiliyordu.

Rüzgar enerjisinin kullanımı belki de enerji üretiminin en gelişmiş yoludur. Bu, alternatif enerji ve ekolojiyi birleştiren ideal bir sentez seçeneğidir. Dünyanın birçok gelişmiş ülkesi, bu şekilde üretilen elektriğin toplam enerji dengelerindeki payını sürekli olarak artırmaktadır.

Güneş

Güneş radyasyonunu enerji üretmek için kullanma girişimleri de uzun zamandır yapılmaktadır, şu anda alternatif enerji geliştirmenin en umut verici yollarından biridir. Gezegenin birçok enleminde güneşin tüm yıl boyunca parlaması ve Dünya'ya tüm insanlığın bir yılda tükettiğinden on binlerce kat daha fazla enerji aktarması gerçeği, güneş istasyonlarının aktif kullanımına ilham veriyor.

En büyük istasyonların çoğu Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunmaktadır, toplamda güneş enerjisi neredeyse yüz ülkede dağıtılmaktadır. Büyük ölçekli güneş panellerinde birleştirilen fotoseller (güneş radyasyonunun dönüştürücüleri) temel alınır.

Dünya'nın Isısı

Dünyanın birçok ülkesinde yerin derinliklerinin ısısı enerjiye dönüştürülerek insan ihtiyaçları için kullanılmaktadır. Termal enerji, volkanik aktivitenin olduğu alanlarda, gayzerlerin çok olduğu yerlerde çok etkilidir.

Bu alandaki liderler İzlanda (ülkenin başkenti Reykjavik, tamamen jeotermal enerji ile sağlanmaktadır), Filipinler (toplam dengedeki payı %20), Meksika (%4) ve ABD'dir (%1).

Bu tür bir kaynağın kullanımındaki sınırlama, jeotermal enerjinin uzak mesafelere taşınmasının imkansızlığından kaynaklanmaktadır (tipik bir yerel enerji kaynağı).

Rusya'da Kamçatka'da hala böyle bir istasyon (kapasite - 11 MW) var. Aynı yerde yeni bir istasyon yapım aşamasındadır (kapasite - 200 MW).

Yakın gelecekte en umut verici on enerji kaynağı şunları içerir:

• uzaya dayalı güneş istasyonları (projenin ana dezavantajı büyük finansal maliyetlerdir);
• bir kişinin kas gücü (her şeyden önce talep - mikroelektronik);
• gelgitlerin ve akışların enerji potansiyeli (dezavantajı yüksek inşaat maliyeti, günlük devasa güç dalgalanmalarıdır);
• yakıt (hidrojen) kapları (yeni benzin istasyonları inşa etme ihtiyacı, onlara yakıt ikmali yapacak arabaların yüksek maliyeti);
• hızlı nükleer reaktörler (sıvı Na'ya batırılmış yakıt çubukları) - teknoloji son derece umut vericidir (harcanan atıkları yeniden kullanma olasılığı);
• biyoyakıt - halihazırda gelişmekte olan ülkeler (Hindistan, Çin) tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır, avantajlar - yenilenebilirlik, çevre dostu olma, dezavantaj - kaynakların kullanımı, mahsul üretimine yönelik arazi, hayvancılık (fiyat artışı, yiyecek eksikliği);
• atmosferik elektrik (yıldırımın enerji potansiyelinin birikmesi), ana dezavantaj atmosferik cephelerin hareketliliği, deşarj hızıdır (birikimin karmaşıklığı).

Rüzgar ve güneş enerjisi kullanımı

Isıtma sistemlerinde rüzgar türbinleri

Kinetik rüzgar enerjisi genellikle binalara güç sağlamak için kullanılır, ancak ideale yakın koşullarda güçlü modeller en azından kısmi ısıtma sağlayabilir.

İlk maliyetleri hesaba katmazsanız, tüketici için ortaya çıkan elektriğin hiçbir maliyeti yoktur.

Rüzgar jeneratörünün çalışması için yardımcı kaynaklara ihtiyaç duyulmaması çok önemlidir, her zaman otonom olarak çalışırlar. Yardımcı enerji kaynakları olarak bu tesisler, diğer ısıtma cihazlarının ana olduğu sistemlere başarıyla entegre edilir. Yardımcı enerji kaynakları olarak bu üniteler, diğer ısıtma cihazlarının ana olduğu sistemlere başarıyla entegre edilir.

Yardımcı enerji kaynakları olarak bu tesisler, diğer ısıtma cihazlarının ana olduğu sistemlere başarıyla entegre edilir.

Pek çok yel değirmeni tasarımı türü vardır, ancak bunlar genellikle iki geniş kategoriye ayrılır:

1. Pervane tipi kanatlı yatay rüzgar türbinleri. Bu üniteler daha üretkendir (rüzgar enerjisi kullanım oranı %52'ye kadar), bu nedenle ısıtma ihtiyaçları için daha uygundurlar, ancak bir takım operasyonel ve tüketici kısıtlamaları vardır.
2. Dikey dönüş eksenine sahip rüzgar jeneratörleri. Bu türbinler nispeten zayıf güçlüdür (KIEV %40'tan az), ancak rüzgara yönlendirme gerektirmezler, sadece laminer değil, aynı zamanda türbülanslı akışları da kullanabilirler, düşük hızlarda bile akım üretmeye başlarlar.Bakımı daha kolaydır çünkü jeneratör bir gondolda bir direğe değil yere yakındır.

Isıtma için yel değirmenleri kullanmanın bazı dezavantajları şunlardır:

• Yüksek sermaye maliyetleri. Fonların yüzde 70'inden fazlası yardımcı unsurlara harcanıyor: piller, invertör, kontrol otomasyonu, kurulum yapıları. Yatırımlar ancak birkaç on yıl sonra karşılığını verir.
• Düşük verimlilik - düşük güç. Ek olarak, elektriğin ısıya dönüştürülmesi sürecinde enerjinin bir kısmı kaybolur.
• Arazi, yüksek hızda sabit rüzgarların varlığını gerektirir. Enerji istikrarsızdır, hava durumuna ve mevsime oldukça bağlıdır, düzenli izleme ve birikim gerektirir.
• Ekipman çok yer kaplıyor.
• Rüzgar türbinleri çalışma sırasında çok fazla gürültü üretir.

Güneş enerjisi sistemleri, soğutucunun doğrudan ısıtılmasını sağlar veya fotovoltaik yöntemle enerjiyi dönüştürür. İlk seçenekte, güneş ışınları binaya taşınan ve radyatörlerden ısı veren suyu / antifrizi (bazı modellerde - hava) ısıtır. İkinci durumda, ışık fotonları, elektrikle çalışan geleneksel ısıtma cihazlarını (kazanlar, ısıtıcılar, ısıtmalı zeminler) besleyen elektrik enerjisine dönüştürülür.

Buna göre, iki tür cihaz vardır:

• Güneş panelleri. Sistem, soğutucunun sirkülasyonu için bir devre, bir biriktirme tankı ve kollektörün kendisinden oluşur. Tasarıma bağlı olarak, kollektörler ayırt edilir: düz, vakum ve hava (soğutucu olarak hava kullanılır).
• Solar paneller. Kurulum fotoselli panolar, kontrolörler ve invertörden oluşmaktadır.Akü, akülerde toplanan ve bir invertör tarafından alternatif akıma (220 V) çevrildikten sonra prizlere verilen 24 veya 12 voltluk bir doğru akım üretir.

Güneş enerjisi kurulumlarının birkaç dezavantajı vardır. Her şeyden önce, meteorolojik faktörlere ve döngüselliğe (mevsimsel ve günlük) bağımlılık. Piller, büyük miktarda sabit enerji sağlamak için düşük verimliliğe sahiptir, geniş bir alanı kaplamaları ve sıklıkla değiştirilmesi gereken pahalı şarj edilebilir pillerle donatılmaları gerekir. Kolektörlerin dezavantajı, elektriğe (bir pompanın veya fanın çalışması için) veya örneğin soğutucunun donma tehlikesine olan bağımlılıklarıdır.

Küresel ölçekte alternatif enerji

AES'in dünyadaki kullanımına ilişkin istatistikler, öyle görünüyor ki, iyimserlik için sebep veriyor. AB'de 2017'de yenilenebilir kaynaklardan sağlanan elektrik miktarı, kömürle çalışan santrallerden alınan elektrik miktarını aştı. 2018'de diğer "kirli" kaynaklara göre payları %30'dan %32,3'e yükseldi.

Bir Temmuz raporuna göre, 2018 yılında, güneş ve rüzgar santrallerinin 40 yıllık işletiminde ilk kez, küresel kapasiteleri 1 terawatt'a (1000 GW) ulaştı. Kapasitelerin %90'ı sadece son 10 yılda ortaya çıktı.

AIE ile ilgili üç ana sorun vardır:

1. Politika kullanımlarını teşvik ediyorlar ve son tüketici "yeşil" enerjiyi kendi cebinden ödüyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarının tanıtımına ilişkin dolaylı vergiler, tarifenin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Eleştirmenler, teşvik tarife sübvansiyonlarının çok yüksek olduğunu ve maliyetlerin er ya da geç tüketicilerin olumsuz tepkisine neden olacağını defalarca söylediler.

1. Bu tür kaynaklar, yalnızca geleneksel elektrik üretim kaynaklarının arka planına karşı güvenli olarak adlandırılabilir. Rüzgar türbinlerinin böcekleri yok edebildiği ortaya çıktı.Hemen hemen tüm bu tür tesislerin üretimi çevreye zararlıdır. Güneş panelleri, güneş silikon üretiminden kaynaklanan emisyonlar nedeniyle özellikle "kirlidir".

1. Yenilenebilir enerji kaynaklarının küresel enerji "pastası" içindeki payının artmasına rağmen hala geleneksel kaynaklarla rekabet edemiyorlar. Bunları kullanmak kârsızdır, ekipman kıyaslanamayacak kadar küçük bir getiri ile büyük sermaye harcamaları gerektirir ve bu nedenle devlet desteğinde bir azalma ile RES'e olan talep hemen düşer. Yetkili Alman yayını Die Welt bile "yel değirmeni işinin derin bir çöküş içinde olduğunu" itiraf etti.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı video

Küçük bir kır evinde elektrik üretmek için alternatif kaynakları birleştirme hakkında video:

Kendi elinizle bir rüzgar jeneratörü yapmakla ilgili bir video, cihazın prensiplerini kolayca anlamanıza yardımcı olacaktır:

Isı pompası kullanımı hakkında kısa bir video:

Biyogaz elde etme hakkında video klip:

Geleneksel ısıtma kaynaklarını reddetmek oldukça mümkündür. Bunu yapmak için, bölgenin özelliklerine, kır evinizin alanına ve yerel bölgeye göre dikkatlice bir alternatif seçmeniz veya birkaçını birleştirmeniz gerekir.

Güneşin, dünyanın, rüzgarın gücü, bitki ve hayvan kaynaklı evsel atıkların bertarafı, gaz, kömür, yakacak odun ve ücretli elektriğin yerini almaya oldukça elverişlidir.

Ev kullanımı için alternatif enerji kaynaklarından birini mi kullanıyorsunuz? Üniteyi monte etmenin size ne kadara mal olduğunu ve ne kadar çabuk amorti ettiğini paylaşın.

Veya arkadaşlarınızdan biri kır evini yenilenebilir kaynaklarla donatmış olabilir mi? Isı, sıcak su ve elektrik için bağımsız bir kaynak olarak bir güneş paneli sistemi veya bir ısı pompası mı kullanıyorsunuz?