Alternatif bir enerji kaynağı olarak güneş enerjisi: güneş enerjisi sistemlerinin çeşitleri ve özellikleri

Güneş enerjisinin gelişim tarihi

Arşimet günlerinde güneşi “evcilleştirmeye” çalıştılar. Bu güne kadar, büyük bir ayna yardımıyla gemileri yakma efsanesi hayatta kaldı - Syracuse sakinleri, düşman filosuna odaklanmış bir ışın yöneltti.

Güneş enerjisinin gelişim tarihinde, güneş enerjisinin kullanımıyla ilgili gerçekler vardır:

• taş sarayları ısıtmak için;
• Tuz üretmek için deniz suyunun buharlaşması.

Lavoisier kızılötesi ışınları konsantre etmek için bir lens kullandığında su ısıtıcıları gelişti. Demir böyle eritilirdi. Daha sonra Fransızlar, baskı ekipmanına mekanik bir tahrik için buhar durumuna ısıtılmış suyu kullanmaya başladı. Bilim adamları, yarı iletkenlerin yaratılmasından sonra güneş enerjisinin beklentileri hakkında konuşmaya başladılar. Onların temelinde, ilk fotoseller oluşturuldu.

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.

jeotermal enerji

Keşfedilmemiş alternatif enerji kaynakları türleri dünyanın bağırsaklarında pusuya yatmış durumda. İnsanoğlu, doğal tezahürlerin gücünü ve ölçeğini bilir. Bir yanardağın patlamasının gücü, insan yapımı enerji santrallerinin hiçbiriyle kıyaslanamaz.

Ne yazık ki insanlar hala bu devasa enerjiyi iyilik için nasıl kullanacaklarını bilmiyorlar ancak Dünya'nın doğal sıcaklığı ya da jeotermal enerji tükenmez bir kaynak olduğu için bilim insanlarının ilgisini çekiyor.

Gezegenimizin her yıl, dünyanın kabuğundaki izotopların radyoaktif bozunmasıyla telafi edilen muazzam miktarda iç ısı yaydığı bilinmektedir. İki tür jeotermal enerji kaynağı vardır.

Yeraltı havuzları

Bunlar, sıcak su veya buhar-su karışımı - hidrotermal veya buhar-termal kaynaklara sahip doğal havuzlardır. Bu kaynaklardan elde edilen kaynaklar sondaj kuyularından çıkarılmakta, daha sonra enerji insanlığın ihtiyaçları için kullanılmaktadır.

kayalar

Sıcak kayaların ısısı suyu ısıtmak için kullanılabilir. Bunu yapmak için, enerji amaçlı daha fazla kullanım için ufuklara pompalanır.

Bu tür enerjinin dezavantajlarından biri zayıf konsantrasyonudur.Ancak her 100 metrede bir dalış yapıldığında sıcaklığın 30-40 derece arttığı koşullarda ekonomik kullanımı sağlanabilir.

Bu enerjiyi gelecek vaat eden "jeotermal alanlarda" kullanma teknolojisinin açık avantajları vardır:

• tükenmez rezervler;
• ekolojik temizlik;
• kaynakların geliştirilmesi için büyük maliyetlerin olmaması.

Enerji alanında yeni teknolojilerin tanıtılması olmadan medeniyetin daha da gelişmesi imkansızdır. Bu yolda insanlığın henüz çözmediği zorlu görevler var.

Bununla birlikte, bu yönün gelişimi önemli bir rol oynamaktadır ve günümüzde kaynakları önemli ölçüde kurtarabilecek donanımlar bulunmaktadır.Geleneksel ve alternatif enerji kaynakları onlara mükemmel bir alternatiftir. Bu tür fikirleri hayata geçirmek sabır, hünerli eller ve bazı beceri ve bilgiler gerektirir.

Kolektörlerde bir ısıtma sisteminin tasarımı

Öncelikle pillerin ve kollektörlerin yapı ve işleyişindeki farklılıkları detaylı olarak ele alacağız.

Panel, iletken olmayan enerji malzemelerinden yapılmış bir çerçeve üzerinde birbirine bağlı birkaç güneş pilinden oluşur.

Fotovoltaik konvertörler oldukça karmaşık yapılar olup, farklı özellik ve amaçlara sahip bir çeşit levha sandviçidir.

Güneş modülleri ve özel bağlantı elemanlarına ek olarak sistem aşağıdaki unsurlardan oluşur:

• enerji depolama için piller;
• pildeki şarj derecesini izleyecek bir kontrolör;
• inverter - doğru akımı alternatif akıma dönüştürmek için.

Kollektörler iki tiptir: vakumlu ve düz.

Vakum toplayıcılar, içinde bir enerji emici içeren daha küçük çaplı tüplere sahip içi boş cam tüplerden oluşur. Soğutucuya daha küçük borular bağlanır. Aralarındaki boş alanda, ısıyı tutan bir vakum vardır.

Güneş kollektörünün çalışma prensibi

Düz plaka toplayıcılar, bir çerçeve ve ışık emici bir tabakaya sahip güçlendirilmiş camdan oluşur. Soğurucu tabaka, soğutucu ile tüplere bağlanır.

Bu sistemlerin her ikisi de bir ısı değişim devresi ve bir ısı akümülatöründen (sıvı tankı) oluşur.

Tanktan su, bir pompa kullanarak ısıtma sistemine girer. Isı kaybını önlemek için, tank iyi yalıtılmalıdır.

Bu tür tesisler çatının güney yamacına yerleştirilmelidir. Eğim açısı 30-45 derece olmalıdır. Evin konumu veya çatının yapısı çatıya güneş panelleri kurulmasına izin vermiyorsa, bunları özel güçlendirilmiş çerçevelere veya duvara sabitlenmiş raflara monte edebilirsiniz.

Yılın farklı zamanlarında açığa çıkan güneş enerjisi miktarı büyük ölçüde değişir. Yaşadığınız yer için güneşlenme katsayısının değeri güneş aktivitesi haritasında bulunabilir. Güneşlenme katsayısını bilerek, ihtiyacınız olan modül sayısını hesaplayabilirsiniz.

Örneğin 8 kw/h enerji tüketiyorsunuz, güneşlenme ortalama 2 kw/h oluyor. Güneş paneli gücü - 250 W (0,25 kW). Hesaplamaları yapalım: 8 / 2 / 0.25 \u003d 16 adet - bu, ihtiyacınız olacak panel sayısıdır.

Biyogaz tesisleri

Gaz, kümes hayvanları ve hayvanların atık ürünlerinin işlenmesi sonucu oluşur. Geri dönüştürülmüş atıklar, ev arazilerinde toprağı gübrelemek için kullanılır.İşlem, gübrede yaşayan bakterileri içeren bir fermantasyon reaksiyonuna dayanmaktadır.

Sığır gübresi en iyi biyogaz kaynağı olarak kabul edilir, ancak kuşlardan veya diğer çiftlik hayvanlarından gelen atıklar da uygundur.

Fermantasyon oksijene erişim olmadan gerçekleşir, bu nedenle biyoreaktörler olarak da adlandırılan kapalı kapların kullanılması tavsiye edilir. Kütle periyodik olarak karıştırılırsa reaksiyon etkinleştirilir, bunun için el emeği veya çeşitli elektromekanik cihazlar kullanılır.

Mezofilik ve termofilik bakterilerin aktivitesini ve reaksiyona katılımlarını sağlamak için tesisattaki sıcaklığı 30 ila 50 derece arasında tutmak da gerekli olacaktır.

İnşaat imalatı

En basit biyogaz tesisi, kapaklı karıştırmalı bir varildir. Namludan çıkan gaz bir hortumdan tanka girer, bu amaçla kapakta bir delik açılır. Bu tasarım, bir veya iki gaz brülörüne gaz sağlar.

Büyük miktarda gaz elde etmek için, betonarme yapılmış bir yer üstü veya yeraltı sığınağı kullanılır. Reaksiyonun zaman kayması ile gerçekleşmesi için tüm kabın birkaç bölmeye bölünmesi tavsiye edilir.

Kap tamamen kütle ile doldurulmamıştır, yaklaşık yüzde 20 oranında, alanın geri kalanı gaz biriktirmeye hizmet eder. Kabın kapağına iki tüp bağlanır, biri tüketiciye, diğeri su sızdırmazlığına yönlendirilir - suyla dolu bir kap. Bu, gazın saflaştırılmasını ve kurutulmasını sağlar, tüketiciye yüksek kaliteli gaz verilir.

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.

Evde bir güneş enerjisi santralinin çalışma prensibi

Güneş enerjisi santrali, paneller, invertör, pil ve kontrolörden oluşan bir sistemdir. Güneş paneli, radyan enerjiyi elektriğe dönüştürür (yukarıda belirtildiği gibi). Doğru akım, akımı tüketicilere (örneğin bir bilgisayar veya aydınlatma) dağıtan kontrolöre girer. Bir invertör, doğru akımı alternatif akıma dönüştürür ve çoğu elektrikli ev aletine güç sağlar. Pil, geceleri kullanılabilecek enerjiyi depolar.

Video açıklaması

Otonom bir güç kaynağı sağlamak için kaç panel gerektiğini gösteren iyi bir hesaplama örneği, şu videoya bakın:

Güneş enerjisi ısı üretmek için nasıl kullanılır

Güneş enerjisi sistemleri su ısıtma ve ev ısıtma için kullanılmaktadır. Isıtma mevsimi bittiğinde bile (sahibinin isteği üzerine) ısı sağlayabilirler ve eve ücretsiz olarak sıcak su sağlayabilirler. En basit cihaz, evin çatısına monte edilen metal panellerdir. Altlarına gizlenmiş borularda dolaşan enerji ve ılık su biriktirirler. Yapısal olarak birbirlerinden farklı olmalarına rağmen, tüm güneş sistemlerinin işleyişi bu prensibe dayanmaktadır.

Güneş kollektörleri şunlardan oluşur:

• depolama tankı;
• pompa istasyonu;
• kontrolör
• boru hatları;
• bağlantı parçaları.

Yapı tipine göre düz ve vakumlu kollektörler ayırt edilir.İlkinde, taban ısı yalıtım malzemesi ile kaplanmıştır ve sıvı cam borulardan dolaşır. Vakum kollektörleri, ısı kayıpları minimumda tutulduğu için oldukça verimlidir. Bu tip toplayıcı sadece özel bir evin güneş enerjisiyle ısıtılmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda sıcak su sistemleri ve ısıtma havuzları için kullanılması uygundur.

Güneş kollektörünün çalışma prensibi

Popüler güneş paneli üreticileri

Çoğu zaman, Yingli Green Energy ve Suntech Power Co.'nun ürünleri raflarda bulunur. HiminSolar panelleri (Çin) de popülerdir. Güneş panelleri yağmurlu havalarda bile elektrik üretiyor.

Güneş pillerinin üretimi de yerli bir üretici tarafından kurulmuştur. Aşağıdaki şirketler bunu yapar:

• Novocheboksarsk'taki Hevel LLC;
• Zelenograd'da "Telekom-STV";
• Moskova'da Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC);
• JSC "Ryazan Metal-seramik Cihazlar Fabrikası";
• CJSC "Termotron-zavod" ve diğerleri.

Her zaman fiyat için uygun bir seçenek bulabilirsiniz. Örneğin, Moskova'da bir ev için güneş panelleri için maliyet 21.000 ila 2.000.000 ruble arasında değişecektir. Maliyet, cihazların konfigürasyonuna ve gücüne bağlıdır.

Güneş panelleri her zaman düz değildir - ışığı bir noktada odaklayan birkaç model vardır.

Pil Kurulum Adımları

1. Panelleri kurmak için en aydınlatılmış yer seçilir - çoğu zaman bunlar binaların çatıları ve duvarlarıdır. Cihazın mümkün olduğunca verimli çalışabilmesi için paneller ufka belirli bir açıyla monte edilir. Bölgenin karanlık seviyesi de dikkate alınır: gölge oluşturabilecek çevredeki nesneler (binalar, ağaçlar vb.)
2. Paneller özel sabitleme sistemleri kullanılarak kurulur.
3. Daha sonra modüller akü, kontrolör ve invertöre bağlanır ve tüm sistem ayarlanır.

Sistemin kurulumu için her zaman durumun tüm özelliklerini dikkate alan kişisel bir proje geliştirilir: kurulumun nasıl gerçekleştirileceği güneş panelleri evin çatısı, fiyatı ve şartları. İşin türüne ve kapsamına bağlı olarak, tüm projeler bireysel olarak hesaplanır. Müşteri işi kabul eder ve bunun için bir garanti alır.

Güneş panellerinin montajı profesyoneller tarafından ve güvenlik önlemlerine uygun olarak yapılmalıdır.

Sonuç olarak - güneş teknolojilerinin gelişimi için beklentiler

Dünya'da güneş panellerinin en verimli çalışması, Güneş'in radyasyonunu bir dereceye kadar dağıtan hava tarafından engelleniyorsa, uzayda böyle bir sorun yoktur. Bilim adamları, günde 24 saat çalışacak güneş panelli dev yörüngeli uydular için projeler geliştiriyor. Onlardan enerji, yer alıcı cihazlara iletilecektir. Ancak bu geleceğin meselesidir ve mevcut piller için çabalar, enerji verimliliğini artırmaya ve cihazların boyutunu küçültmeye yöneliktir.

jeotermal enerji

Keşfedilmemiş alternatif enerji kaynakları türleri dünyanın bağırsaklarında pusuya yatmış durumda. İnsanoğlu, doğal tezahürlerin gücünü ve ölçeğini bilir. Bir yanardağın patlamasının gücü, insan yapımı enerji santrallerinin hiçbiriyle kıyaslanamaz.

Ne yazık ki insanlar hala bu devasa enerjiyi iyilik için nasıl kullanacaklarını bilmiyorlar ancak Dünya'nın doğal sıcaklığı ya da jeotermal enerji tükenmez bir kaynak olduğu için bilim insanlarının ilgisini çekiyor.

Gezegenimizin her yıl, dünyanın kabuğundaki izotopların radyoaktif bozunmasıyla telafi edilen muazzam miktarda iç ısı yaydığı bilinmektedir. İki tür jeotermal enerji kaynağı vardır.

Yeraltı havuzları

Bunlar, sıcak su veya buhar-su karışımı - hidrotermal veya buhar-termal kaynaklara sahip doğal havuzlardır. Bu kaynaklardan elde edilen kaynaklar sondaj kuyularından çıkarılmakta, daha sonra enerji insanlığın ihtiyaçları için kullanılmaktadır.

kayalar

Sıcak kayaların ısısı suyu ısıtmak için kullanılabilir. Bunu yapmak için, enerji amaçlı daha fazla kullanım için ufuklara pompalanır.

Bu tür enerjinin dezavantajlarından biri zayıf konsantrasyonudur. Ancak her 100 metrede bir dalış yapıldığında sıcaklığın 30-40 derece arttığı koşullarda ekonomik kullanımı sağlanabilir.

Bu enerjiyi gelecek vaat eden "jeotermal alanlarda" kullanma teknolojisinin açık avantajları vardır:

• tükenmez rezervler;
• ekolojik temizlik;
• kaynakların geliştirilmesi için büyük maliyetlerin olmaması.

Enerji alanında yeni teknolojilerin tanıtılması olmadan medeniyetin daha da gelişmesi imkansızdır. Bu yolda insanlığın henüz çözmediği zorlu görevler var.

Bununla birlikte, bu yönün gelişimi önemli bir rol oynamaktadır ve günümüzde kaynakları önemli ölçüde kurtarabilecek donanımlar bulunmaktadır.Geleneksel ve alternatif enerji kaynakları onlara mükemmel bir alternatiftir. Bu tür fikirleri hayata geçirmek sabır, hünerli eller ve bazı beceri ve bilgiler gerektirir.

Alternatif enerji türleri

Dönüşümün bir sonucu olarak, bir kişinin günlük yaşamda kullanılan elektrik ve termal enerjiyi almasına izin veren enerji kaynağına bağlı olarak, alternatif enerji, üretim yöntemlerini ve hizmet veren kurulum türlerini belirleyen birkaç türe ayrılır. Bu.

güneş enerjisi

Güneş enerjisi, güneş enerjisinin dönüştürülmesine dayanır, bu da elektrik ve termal enerji ile sonuçlanır.

Elektrik enerjisinin üretimi, güneş ışığının etkisi altında yarı iletkenlerde meydana gelen fiziksel süreçlere, termal enerjinin üretimi ise sıvıların ve gazların özelliklerine dayanmaktadır.

Elektrik enerjisi üretmek için, temeli silikon kristalleri temelinde yapılan güneş pilleri (paneller) olan güneş enerjisi santralleri tamamlanır.

Termal tesisatların temeli, güneş enerjisinin soğutucunun termal enerjisine dönüştürüldüğü güneş kollektörleridir.

Bu tür kurulumların gücü, termik ve güneş enerjisi istasyonlarının parçası olan ayrı cihazların sayısına ve gücüne bağlıdır.

Rüzgar enerjisi

Rüzgar enerjisi, hava kütlelerinin kinetik enerjisinin tüketiciler tarafından kullanılan elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanır.

Rüzgar türbinlerinin temeli bir rüzgar jeneratörüdür.Rüzgar jeneratörleri teknik parametreler, genel boyutlar ve tasarım bakımından farklılık gösterir: yatay ve dikey dönüş ekseni, farklı kanat türleri ve sayıları ve konumları (kara, deniz vb.) ).

Su gücü

Hidroelektrik, su kütlelerinin kinetik enerjisinin, insan tarafından da kendi amaçları için kullanılan elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanır.

Bu türün amaçları arasında nehirlere ve diğer su kütlelerine kurulmuş çeşitli kapasitelerde hidroelektrik santraller bulunur. Bu tür tesislerde, suyun doğal akışının etkisi altında veya bir baraj oluşturarak su, elektrik üreten bir türbinin kanatlarına etki eder. Hidroelektrik santrallerin temeli hidrotürbindir.

Suyun enerjisini dönüştürerek elektrik enerjisi elde etmenin bir başka yolu da gelgit istasyonlarının inşası yoluyla gelgit enerjisinin kullanılmasıdır. Bu tür tesislerin çalışması, güneş sistemi nesnelerinin etkisi altında denizlerde ve okyanuslarda meydana gelen gelgitler sırasında deniz suyunun kinetik enerjisinin kullanılmasına dayanmaktadır.

yeryüzünün sıcaklığı

Jeotermal enerji, hem jeotermal suların açığa çıktığı yerlerde (sismik olarak tehlikeli alanlar) hem de gezegenimizin diğer bölgelerinde dünya yüzeyinden yayılan ısının dönüştürülmesine dayanır.

Jeotermal suların kullanımı için, dünyanın iç ısısının termal ve elektrik enerjisine dönüştürüldüğü özel tesisler kullanılmaktadır.

Bir ısı pompası kullanmak, bulunduğu yerden bağımsız olarak dünyanın yüzeyinden ısı almanızı sağlar. Çalışmaları, sıvıların ve gazların özelliklerinin yanı sıra termodinamik yasalarına dayanmaktadır.

biyoyakıt

Biyoyakıt türleri elde edilme şekillerine, kümelenme durumlarına (sıvı, katı, gaz) ve kullanım biçimlerine göre farklılık gösterir.Tüm biyoyakıt türlerini birleştiren gösterge, üretimlerinin temelinin, işlenmesi yoluyla elektrik ve termal enerjinin elde edildiği organik ürünler olmasıdır.

Katı biyoyakıt türleri yakacak odun, yakıt briketleri veya peletlerdir, gaz halinde olanlar biyogaz ve biyohidrojendir ve sıvı olanlar biyoetanol, biyometanol, biyobütanol, dimetil eter ve biyodizeldir.

Güneş enerjisi santrallerinin artıları ve eksileri

Avantajlar:

• Güneş enerjisi yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Aynı zamanda, halka açık ve ücretsizdir.
• Güneş enerjisi tesisatlarının kullanımı oldukça güvenlidir.
• Bu tür santraller tamamen özerktir.
• Ekonomiktirler ve hızlı bir geri ödeme süresine sahiptirler. Ana maliyetler yalnızca gerekli ekipman için ortaya çıkar ve gelecekte minimum yatırım gerektirir.
• Diğer bir ayırt edici özellik, işteki istikrardır. Bu tür istasyonlarda neredeyse hiç güç dalgalanması yoktur.
• Bakımda tuhaf değildirler ve kullanımı oldukça kolaydır.
• Ayrıca, GES ekipmanı için karakteristik bir uzun çalışma periyodu karakteristiktir.

Kusurlar:

• Bir enerji kaynağı olarak güneş sistemi iklime, hava koşullarına ve günün saatine çok duyarlıdır. Böyle bir elektrik santrali gece veya bulutlu bir günde verimli ve verimli çalışmayacaktır.
• Güçlü mevsimlerin olduğu enlemlerde daha düşük üretkenlik. Yılda güneşli günlerin sayısının %100'e en yakın olduğu bölgelerde en etkilidirler.
• Güneş enerjisi tesisatları için çok yüksek ve erişilemez ekipman maliyeti.
• Panellerin ve yüzeylerin kontaminasyondan periyodik olarak temizlenmesi ihtiyacı.Aksi takdirde daha az radyasyon emilir ve verimlilik düşer.
• Santral içindeki hava sıcaklığında önemli bir artış.
• Araziyi büyük bir alana sahip kullanma ihtiyacı.
• Tesis bileşenlerinin, özellikle fotosellerin, hizmet ömürlerinin bitiminden sonra bertaraf edilmesi sürecindeki diğer zorluklar.

Herhangi bir endüstriyel alanda olduğu gibi, güneş enerjisi işleme ve dönüştürmenin de güçlü ve zayıf yönleri vardır.

Avantajların dezavantajları kapsaması çok önemlidir, bu durumda çalışma haklı çıkacaktır.

Bugün, bu sektördeki gelişmelerin çoğu, mevcut yöntemlerin işleyişini ve kullanımını optimize etmeyi ve iyileştirmeyi ve daha güvenli ve daha üretken yenilerini geliştirmeyi amaçlıyor.

Bir güneş sistemi kullanmanın uygunluğu

Güneş sistemi - güneş radyasyonu enerjisini termal enerjiye dönüştürmek için bir kompleks, daha sonra bir ısıtma veya su besleme sisteminin soğutucusunu ısıtmak için bir ısı eşanjörüne aktarılır.

Bir güneş enerjisi termal tesisatının verimliliği, güneş ışığına bağlıdır - güneş ışınlarının yönüne göre 90 ° 'lik bir açıyla yerleştirilmiş 1 metrekarelik bir yüzey başına bir gün ışık boyunca alınan enerji miktarı. Göstergenin ölçüm değeri kWh / m2'dir, parametrenin değeri mevsime göre değişir.

Ilıman karasal iklime sahip bir bölge için ortalama güneşlenme seviyesi 1000-1200 kWh/m2'dir (yıllık). Güneş miktarı, bir güneş sisteminin performansını hesaplamak için belirleyici parametredir.

Alternatif bir enerji kaynağının kullanılması, evi ısıtmanıza, geleneksel enerji maliyetleri olmadan sıcak su almanıza izin verir - yalnızca güneş radyasyonu yoluyla

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi kurmak pahalı bir girişimdir. Sermaye harcamalarının kendilerini haklı çıkarması için sistemin doğru bir şekilde hesaplanması ve kurulum teknolojisine bağlılık gereklidir.

Örnek. Tula'nın yaz ortasında ortalama güneşlenme değeri, sistem panelinin 50 ° 'lik bir açıyla kurulması şartıyla 4.67 kV / m2 * gündür. 5 m2 alana sahip bir güneş kollektörünün performansı şu şekilde hesaplanır: günde 4.67 * 4 = 18.68 kW ısı. Bu hacim, 500 litre suyu 17°C'den 45°C'ye ısıtmak için yeterlidir.

Uygulamanın gösterdiği gibi, bir güneş enerjisi tesisatı kullanırken, yazlık ev sahipleri, elektrikli veya gazlı su ısıtmasından güneş enerjisi yöntemine tamamen geçebilir.

Yeni teknolojilerin tanıtılmasının tavsiye edilebilirliğinden bahsetmişken, belirli bir güneş kollektörünün teknik özelliklerini dikkate almak önemlidir. Bazıları 80W/m² güneş enerjisi ile başlar, diğerleri 20W/m² ile başlar.

Güney ikliminde bile, sadece ısıtma için bir kollektör sistemi kullanmak işe yaramaz. Kurulum sadece kışın güneş sıkıntısı ile kullanılıyorsa, ekipman maliyeti 15-20 yıl boyunca bile karşılanmayacaktır.

Güneş kompleksini mümkün olduğunca verimli kullanmak için sıcak su tedarik sistemine dahil edilmelidir. Güneş kolektörü kışın bile su ısıtması için enerji faturalarını %40-50'ye kadar "kesmenize" izin verecektir.

Uzmanlara göre, ev içi kullanım için güneş sistemi yaklaşık 5 yılda kendini amorti ediyor.Elektrik ve gaz fiyatlarındaki artışla birlikte kompleksin geri ödeme süresi azalacaktır.

Ekonomik faydalarına ek olarak, "güneş enerjisiyle ısıtmanın" ek avantajları da vardır:

1. Çevre dostu. Azaltılmış karbondioksit emisyonları. Bir yıl boyunca 1 metrekare güneş kollektörü 350-730 kg madenciliğin atmosfere girmesini engeller.
2. Estetik. Kompakt bir banyo veya mutfağın alanı, hacimli kazanlardan veya gazlı su ısıtıcılarından tasarruf edilebilir.
3. dayanıklılık Üreticiler, kurulum teknolojisi takip edilirse kompleksin yaklaşık 25-30 yıl süreceğini iddia ediyor. Birçok firma 3 yıla kadar garanti vermektedir.

Güneş enerjisi kullanımına karşı argümanlar: belirgin mevsimsellik, hava durumuna bağımlılık ve yüksek ilk yatırım.

Güneş radyasyonunun sayısal özellikleri

Güneş sabiti gibi bir gösterge var. Değeri 1367 watt'tır. Bu, 1 metrekare başına enerji miktarıdır. Dünya gezegeni. Bu, atmosferden dolayı yeryüzüne yaklaşık %20-25 daha az enerji ulaşır. Bu nedenle, örneğin ekvatorda metrekare başına güneş enerjisinin değeri 1020 watt'tır. Ve gece ve gündüz değişimini, güneşin ufkun üzerindeki açısındaki değişimi hesaba katıyorum, bu gösterge yaklaşık 3 kat azalıyor.

Ama bu enerji nereden geliyor? Bilim adamları bu konuyla ilk olarak 19. yüzyılda ilgilenmeye başladılar ve versiyonlar tamamen farklıydı. Günümüzde çok sayıda araştırma sonucunda güneş enerjisinin kaynağının 4 hidrojen atomunun helyum çekirdeğine dönüşmesinin tepkimesi olduğu güvenilir bir şekilde bilinmektedir. Bu işlemin bir sonucu olarak, önemli miktarda enerji açığa çıkar. Örneğin 1 gr'ın dönüşümü sırasında açığa çıkan enerji.hidrojen, 15 ton benzinin yanması sırasında açığa çıkan enerjiyle karşılaştırılabilir.

Ev ısıtması için ısı pompaları

Isı pompaları mevcut tüm alternatif enerji kaynaklarını kullanır. Sudan, havadan, topraktan ısı alırlar. Küçük miktarlarda, bu ısı kışın bile oradadır, bu nedenle ısı pompası onu toplar ve evi ısıtmaya yönlendirir.

Isı pompaları ayrıca alternatif enerji kaynakları kullanır - toprak, su ve havanın ısısı

Çalışma prensibi

Isı pompaları neden bu kadar çekici? Pompalanması için 1 kW enerji harcadığınızda, en kötü durumda 1,5 kW ısı alırsınız ve en başarılı uygulamalar 4-6 kW'a kadar verebilir. Ve bu, enerjinin korunumu yasasıyla hiçbir şekilde çelişmez, çünkü enerji ısı elde etmek için değil, onu pompalamak için harcanmaz. Yani tutarsızlık yok.

Alternatif enerji kaynaklarının kullanımı için bir ısı pompası şeması

Isı pompalarının üç çalışma devresi vardır: iki harici ve dahili, ayrıca bir evaporatör, bir kompresör ve bir kondansatör. Şema şu şekilde çalışır:

• Birincil devrede, düşük potansiyelli kaynaklardan ısı alan bir soğutma sıvısı dolaşır. Suya indirilebilir, toprağa gömülebilir veya havadan ısı alabilir. Bu devrede ulaşılan en yüksek sıcaklık yaklaşık 6°C'dir.
• Dahili devre, çok düşük kaynama noktasına (tipik olarak 0°C) sahip bir ısıtma ortamını dolaştırır. Isıtıldığında, soğutucu buharlaşır, buhar kompresöre girer ve burada yüksek basınca sıkıştırılır. Sıkıştırma sırasında ısı açığa çıkar, soğutucu buharı ortalama +35°C ila +65°C sıcaklığa ısıtılır.
• Kondenserde, ısı üçüncü ısıtma devresinden soğutucuya aktarılır. Soğuyan buharlar yoğunlaştırılır ve daha sonra evaporatöre girer. Ve sonra döngü tekrar eder.

Isıtma devresi en iyi şekilde sıcak bir zemin şeklinde yapılır. Sıcaklıklar bunun için en iyisidir. Radyatör sistemi, çirkin ve kârsız olan çok fazla bölüm gerektirecektir.

Alternatif termal enerji kaynakları: nereden ve nasıl ısı elde edilir

Ancak en büyük zorluk, ısıyı toplayan ilk harici devrenin cihazıdır. Kaynaklar düşük potansiyelli olduğundan (altta az ısı vardır), yeterli miktarlarda toplamak için geniş alanlara ihtiyaç vardır. Dört tip kontur vardır:

• Bir soğutucu ile su borularına yerleştirilmiş halkalar. Su kütlesi herhangi bir şey olabilir - nehir, gölet, göl. Ana koşul, en şiddetli donlarda bile donmaması gerektiğidir. Irmaktan ısı pompalayan pompalar daha verimli çalışır; durgun suda çok daha az ısı aktarılır. Böyle bir ısı kaynağı, uygulanması en kolay olanıdır - boruları atın, bir yük bağlayın. Sadece kaza sonucu hasar görme olasılığı yüksektir.

• Donma derinliğinin altına gömülü boruları olan termal alanlar. Bu durumda, tek bir dezavantaj var - büyük hacimli toprak işleri. Toprağı geniş bir alana, hatta sağlam bir derinliğe kadar çıkarmak zorundayız.

• Jeotermal sıcaklıkların kullanımı. Çok sayıda derin kuyu delinir ve soğutucu devreleri bunlara indirilir. Bu seçeneğin iyi yanı, az yer gerektirmesi, ancak her yerde büyük derinliklerde delmenin mümkün olmaması ve sondaj hizmetlerinin çok maliyetli olmasıdır. Bununla birlikte, kendiniz bir sondaj kulesi yapabilirsiniz, ancak iş yine de kolay değil.

• Havadan ısının çıkarılması.Isıtma olasılığı olan klimalar bu şekilde çalışır - "dıştan takma" havadan ısı alırlar. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile, bu tür birimler çok “derin” olmasa da eksi - -15 ° C'ye kadar çalışır. İşi daha yoğun hale getirmek için havalandırma bacalarından gelen ısıyı kullanabilirsiniz. Orada soğutma sıvısı olan birkaç sapan atın ve oradan ısı pompalayın.

Isı pompalarının ana dezavantajı, pompanın kendisinin yüksek fiyatıdır ve ısı toplama alanlarının montajı ucuz değildir. Bu durumda, pompayı kendiniz yaparak ve konturları kendi ellerinizle yaparak paradan tasarruf edebilirsiniz, ancak miktar yine de önemli olacaktır. Avantajı, ısıtmanın ucuz olması ve sistemin uzun süre çalışmasıdır.

Çeşit

Günümüzde, çeşitli güneş panelleri türleri giderek daha fazla popülerlik kazanmaktadır. İlk bakışta, tüm güneş modülleri aynı gibi görünebilir: çok sayıda bireysel küçük güneş pili birbirine bağlıdır ve şeffaf bir filmle kaplanmıştır. Ancak gerçekte tüm modüller güç, tasarım ve boyut açısından farklılık gösterir. Ve şu anda üreticiler güneş sistemlerini iki ana türe ayırdı: silikon ve film.

Evsel amaçlar için silikon fotoselli güneş panelleri kurulur. Piyasadaki en popüler olanlardır. Bunlardan üç tip de ayırt edilebilir - bunlar polikristal, tek kristal, makalede daha ayrıntılı olarak açıklanmıştır ve daha ayrıntılı olarak üzerinde duracağımız amorftur.

Amorf - ayrıca silikon bazında yapılır, ancak ek olarak esnek bir elastik yapıya sahiptirler. Ancak silikon kristallerinden değil silandan yapılırlar - silikon hidrojenin başka bir adı. Amorf modüllerin özelliklerinden, bulutlu havalarda bile mükemmel verimlilik ve herhangi bir yüzeyi tekrarlama yeteneği not edilebilir.Ancak verimlilik çok daha düşük - sadece %5.

İkinci tip güneş panelleri - film, çeşitli maddeler temelinde üretilir.

• Kadmiyum - bu tür paneller geçen yüzyılın 70'lerinde geliştirildi ve uzayda kullanıldı. Ancak günümüzde kadmiyum, endüstriyel ve evsel güneş enerjisi santrallerinin üretiminde de kullanılmaktadır.
• Yarı iletken CIGS'ye dayalı modüller - bakır selenit, indiyumdan geliştirilmiş ve film panellerdir. İndiyum, sıvı kristal monitörlerin imalatında da yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Polimer - ayrıca güneş filmi modüllerinin üretiminde de kullanılır. Bir panelin kalınlığı yaklaşık 100 nm'dir, ancak verim %5 seviyesinde kalmaktadır. Ancak artılardan, bu tür sistemlerin uygun bir fiyata sahip olduğu ve atmosfere zararlı maddeler yaymadığı belirtilebilir.

Ancak günümüzde daha az hacimli portatif modeller de piyasada. Açık hava etkinlikleri sırasında kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmıştır. Genellikle, bu tür güneş panelleri taşınabilir cihazları şarj etmek için kullanılır: küçük aletler, cep telefonları, kameralar ve kameralar.

Taşınabilir modüller dört türe ayrılır.

• Düşük güç - bir cep telefonunu şarj etmek için yeterli olan minimum bir şarj verin.
• Esnek - bu nedenle ve turistler ve gezginler arasındaki büyük popülerlik nedeniyle toplanabilir ve küçük bir ağırlığa sahip olabilir.
• Bir alt tabakaya sabitlenir - yaklaşık 7-10 kg kadar daha büyük bir ağırlığa sahiptirler ve buna göre daha fazla enerji verirler. Bu tür modüller, uzun mesafeli araba yolculuklarında kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmıştır ve ayrıca bir kır evine kısmen özerk olarak enerji sağlamak için de kullanılabilir.
• Evrensel - yürüyüş için vazgeçilmez olan cihaz, çeşitli cihazları aynı anda şarj etmek için birkaç adaptöre sahiptir, ağırlık 1,5 kg'a ulaşabilir.

Sıradan bir ev için uygun mu?

• Evsel kullanım için güneş enerjisi gelecek vaat eden bir enerji türüdür.
• Konut binaları için elektrik enerjisi kaynağı olarak, Rusya ve yurtdışındaki sanayi kuruluşları tarafından üretilen güneş enerjisi santralleri kullanılmaktadır. Tesisatlara çeşitli güçler ve eksiksiz bir set verilir.
• Bir ısı pompası kullanımı - bir konut binasına sıcak su sağlayacak, havuzdaki suyu ısıtacak, ısıtma sistemindeki soğutucuyu veya bina içindeki havayı ısıtacaktır.
• Güneş kollektörleri - ev ısıtma ve sıcak su sistemlerinde kullanılabilir. Bu durumda daha verimli, vakum tüplü kollektörler.