Альтернативные виды энергии. Обзор источников электичесива
Автор newwebpower На чтение 11 мин. Просмотров 556 Опубликовано Обновлено
Ограниченные запасы ископаемого топлива и глобальное загрязнение окружающей среды заставило человечество искать возобновляемые альтернативные источники такой энергии, чтобы вред от ее переработки был минимальным при приемлемых показателях себестоимости производства, переработки и транспортировки энергоресурсов.
Современные технологии позволяют использовать имеющиеся альтернативные энергетические ресурсы, как в масштабе целой планеты, так и в пределах энергосети квартиры или частного дома.
Буйное развитие жизни на протяжении нескольких миллиардов лет наглядно доказывает обеспеченность Земли источниками энергии. Солнечный свет, тепло недр и химический потенциал позволяют живым организмам осуществлять множественные энергетические обмены, существуя в среде, созданной физическими факторами – температурой, давлением, влажностью, химическим составом.
Экономические критерии альтернативных источников энергии
Человек издревле использовал энергию ветра как движитель для кораблей, что позволяло развиваться торговле. Возобновляемое топливо из отмерших растений и отходов жизнедеятельности было источником тепла для приготовления пищи и получения первых металлов. Энергия перепада воды приводила в действие мельничные жернова. На протяжении тысячелетий это были основные виды энергии, которые мы теперь называем альтернативными источниками.
С развитием геологии и технологий добычи недр стало экономически выгодней добывать углеводороды и сжигать их для получения энергии по мере необходимости, чем ждать у моря погоды в буквальном смысле, надеясь на удачное совпадение течений, направления ветра, облачности.
Нестабильность и изменчивость погодных условий, а также относительная дешевизна двигателей, работающих на ископаемом топливе, заставили прогресс развиваться по пути использования энергии недр земли.
Диаграмма, демонстрирующая соотношение потребления ископаемых и возобновляемых источников энергииУсвоенный и переработанный живыми организмами углекислый газ, покоившийся в недрах миллионы лет, снова возвращается в атмосферу при сжигании ископаемых углеводородов, что является источником парникового эффекта и глобального потепления. Благополучие будущих поколений и хрупкое равновесие экосистемы заставляют человечество пересмотреть экономические показатели и использовать
Сознательное использование возобновляемых природой альтернативных источников энергии становится популярным, но, как и прежде, преобладают экономические приоритеты. Но в условиях загородного дома или на даче использование источников альтернативного электричества и тепла может оказаться единственным экономически выгодным вариантом получения энергии, если проведение, подключение и установка линий энергоснабжения окажется слишком дорогой затеей.
Возможности использования альтернативных видов энергии
Пока ученые исследуют новые направления и разрабатывают технологии холодного термоядерного синтеза, домашние мастера могут использовать следующие альтернативные источники энергии для дома:
- Солнечный свет;
- Энергия ветра;
- Биологический газ;
- Разница температур;
По данным альтернативным видам возобновляемой энергии существуют готовые решения, успешно внедренные в массовое производство. Например – солнечные батареи, ветрогенераторы, биогазовые установки и тепловые насосы различной мощности можно приобрести вместе с доставкой и установкой, чтобы иметь свои альтернативные источники электричества и тепловой энергии для частного дома.
В каждом отдельном случае должен быть свой собственный план обеспечения домашних электроприборов источниками альтернативной электрической энергии, согласно потребностей и возможностей. Например, для питания ноутбука, планшета, зарядки телефона можно использовать источник напряжением 12 В., и переносные адаптеры. Данного напряжения, при достаточном объеме аккумулятора энергии будет достаточно для освещения при помощи светодиодных лент.
Солнечные батареи и ветрогенераторы должны заряжать аккумуляторы, ввиду непостоянства освещения и силы энергии ветра. С увеличением мощности альтернативных источников электричества и объема аккумуляторов возрастает энергетическая независимость автономного энергоснабжения. Если требуется подключить к альтернативному источнику электричества электроприборы, работающие от 220 В., то применяют
Альтернативная энергия солнечного излучения
В домашних условиях практически невозможно создать фотоэлементы, поэтому конструкторы альтернативных источников энергии используют готовые комплектующие, собирая генерирующие конструкции, добиваясь необходимой мощности. Соединение фотоэлементов последовательно увеличивает выходное напряжение полученного источника электричества, а подключение собранных цепочек параллельно дает больший суммарный ток сборки.
Ориентироваться можно на интенсивность энергии солнечного излучения – это примерно один киловатт на квадратный метр. Также нужно учитывать коэффициент полезного действия солнечных батарей – на данный момент это приблизительно 14%, но ведутся интенсивные разработки для увеличения КПД солнечных генераторов. Выходная мощность зависит от интенсивности излучения и угла падения лучей.
Можно начать с малого – приобрести одну или несколько небольших солнечных батарей, и иметь источник альтернативного электричества на даче в объеме, необходимом для зарядки смартфона или ноутбука, чтобы иметь доступ к глобальной сети интернет. Замеряя ток и напряжение, изучают объемы потребления энергии, обдумывая перспективу дальнейшего расширения использования источников альтернативной электроэнергии.
Нужно помнить, что солнечный свет также является источником теплового (инфракрасного) излучения, которое может использоваться для нагрева теплоносителя без дальнейшего преобразования энергии в электричество. Данный альтернативный принцип применяется в солнечных коллекторах, где при помощи отражателей инфракрасное излучение концентрируется и передается теплоносителем в систему отопления.
Альтернативная энергия ветра
Простейший путь для самостоятельного создания ветрогенератора – это использовать автомобильный генератор. Для увеличения оборотов и напряжения источника альтернативного электричества (эффективности генерации электрической энергии) следует применить редуктор или ременную передачу. Объяснение всевозможных технологических нюансов выходит за рамки данной статьи – нужно изучать принципы аэродинамики, чтобы понять процесс преобразования скорости потока воздушных масс в альтернативное электричество.
На начальном этапе изучения перспектив преобразования возобновляемых источников альтернативной энергии ветра в электричество, нужно выбрать конструкцию ветряка. Наиболее распространенные конструкции – это лопастной винт с горизонтальной осью, ротор Савониуса, и турбина Дарье. Лопастной винт с тремя лопастями в качестве источника альтернативной энергии – наиболее распространенный вариант для самодельного изготовления.
При проектировании лопастей винтов большое значение имеет угловая скорость вращения ветряка. Существует так называемый фактор эффективности винта, который зависит от скорости воздушного потока, а также длины, сечения, количества и угла атаки лопастей.
Обобщенно данную концепцию можно понять так – при малом ветре длины лопасти с самым удачным углом атаки будет недостаточно для достижения максимальной эффективности генерации энергии, но с многократным усилением потока и увеличением угловой скорости кромки лопастей будут испытывать чрезмерное сопротивление, которое может их повредить.
Поэтому длину лопастей рассчитывают исходя из средней скорости ветра, плавно изменяя угол атаки относительно удаления от центра винта. Для предотвращения поломки лопастей при ураганном ветре выводы генератора замыкают накоротко, что препятствует вращению винта. Для приблизительных расчетов можно принимать один киловатт альтернативной электроэнергии от трехлопастного винта диаметром 3 метра при средней скорости ветра 10м/с.
Для создания оптимального профиля лопасти потребуется компьютерное моделирование и ЧПУ станок. В домашних условиях мастера используют подручные материалы и инструменты, стараясь максимально точно воссоздать чертежи альтернативных источников ветровой энергии. В качестве материалов используется дерево, метал, пластик и т.д. Самодельный винт ветрогенератора, сделанный из дерева и металлической пластины
Для генерации электричества мощности автомобильного генератора может оказаться недостаточно, поэтому мастера своими руками изготавливают генерирующие электрические машины, или переделывают электродвигатели. Наиболее популярная конструкция источника альтернативного электричества – ротор с попеременно размещенными неодимовыми магнитами и статором с обмотками.
Альтернативная энергия биогаза
Биологический газ в качестве источника энергии получают в основном двумя способами – это пиролиз и анаэробное (без доступа кислорода) разложение органических веществ. Для пиролиза требуется лимитированная подача кислорода, необходимая для поддержания температуры реакции, при этом выделяются горючие газы: метан, водород, угарный газ и другие соединения: углекислый газ, уксусная кислота, вода, зольные остатки. В качестве источника для пиролиза лучше всего подходит топливо с большим содержанием смол. На видео ниже показана наглядная демонстрация выделения горючих газов из древесины при нагреве.
Для синтеза биогаза из отходов жизнедеятельности организмов применяются метантанки различных конструкций. Устанавливать метантанк дома своими руками имеет смысл при наличии в домашнем хозяйстве курятника, свинарника и поголовья крупного рогатого скота. Основной газ на выходе – метан, но большое количество примеси сероводорода и других органических соединений требует применения систем очищения для удаления запаха и предотвращения засорения горелок в тепловых генераторах или загрязнения топливных трактов двигателя.
Нужно основательное изучение энергии химических процессов, технологий с постепенным набором опыта, пройдя путь проб и ошибок, чтобы получить на выходе источника горючий биологический газ приемлемого качества.
Независимо от происхождения, после очистки смесь газов подается в теплогенератор (котел, печь, конфорка плиты) или в карбюратор бензинового генератора, — такими способами получается полноценная альтернативная энергия своими руками. При достаточной мощности газогенераторов возможно не только обеспечение дома альтернативной энергией, но и обеспечивается работа небольшого производства, как показано на видео:
Тепловые машины для экономии и получения альтернативной энергии
Тепловые насосы широко применяются в холодильниках и кондиционерах. Было замечено, для перемещения тепла требуется в несколько раз меньше энергии, чем для его генерации. Поэтому студеная вода из скважины имеет тепловой потенциал относительно морозной погоды. Понижая температуру проточной воды из скважины или из глубин незамерзающего озера, тепловые насосы отбирают тепло и передают его в систему отопления, при этом достигается значительная экономия электричества.
Экономия электроэнергии с помощью теплового насосаДругой тип тепловой машины – двигатель Стирлинга, работающий от энергии разницы температур в замкнутой системе цилиндров и поршней, размещенных на коленчатом вале под углом 90º. Вращение коленвала может использоваться для генерации электричества. В сети имеется множество материалов из проверенных источников, подробно объясняющих принцип действия двигателя Стирлинга, и даже приводятся примеры самодельных конструкций, как на видео ниже:
К сожалению, домашние условия не позволяют создать двигатель Стирлинга с параметрами выхода энергии выше, чем у забавной игрушки или демонстрационного стенда. Для получения приемлемой мощности и экономичности требуется, чтобы рабочий газ (водород или гелий) был под большим давлением (200 атмосфер и больше). Подобные тепловые машины уже используются в солнечных и геотермальных электростанциях и начинают внедряться в частный сектор. Двигатель Стирлинга в фокусе параболического зеркала
Чтобы получить максимально стабильное и независимое электричество на даче или в частном доме потребуется совмещения нескольких альтернативных источников энергии.
Новаторские идеи по созданию альтернативных источников энергии
Целиком и полностью охватить весь спектр возможностей возобновляемой альтернативной энергетики не сможет ни один знаток. Альтернативные источники энергии имеются буквально в каждой живой клетке. Например, водоросль хлореллы давно известна как источник белков в корме для рыб.
Ставятся опыты по выращиванию хлореллы в невесомости, для применения в качестве пищи космонавтов при дальних космических перелетах в будущем. Энергетический потенциал водорослей и других простых организмов изучается для синтеза горючих углеводородов.
Аккумулирование солнечного света в живых клетках хлореллы, выращиваемой в промышленных установкахНужно иметь в виду, что преобразователя и аккумулятора энергии солнечного света лучшего, чем фторопласт живой клетки пока не придумано. Поэтому потенциальные возобновляемые источники альтернативного электричества имеются в каждом зеленом листе, осуществляющем фотосинтез.
Основная сложность состоит в том, чтобы собрать органический материал, при помощи химических и физических процессов достать оттуда энергию и преобразовать ее в электричество. Уже сейчас большие площади аграрных земель отводятся под выращивание альтернативных энергетических культур.
Уборка мискантуса — энергетической агротехнической культурыДругим колоссальным источником альтернативной энергии может служить атмосферное электричество. Энергия молний огромная и обладает разрушительными воздействиями, и для защиты от них используются молниеотводы.
альтТрудности с обузданием энергетического потенциала молнии и атмосферного электричества состоят в большом напряжении и силе тока разряда за очень короткое время, что требует создания многоступенчатых систем из конденсаторов для накопления заряда с последующим использованием запасенной энергии. Также хорошие перспективы имеются у статического атмосферного электричества.
Альтернативная энергетика в России не развивается из-за отсутствия стимулов | Россия и россияне: взгляд из Европы | DW
Мировые инвестиции в создание новых мощностей возобновляемой энергетики растут уже пять лет подряд, вдвое превышая инвестиции в генерирующие мощности на ископаемом топливе. Об этом сообщается в последнем «Глобальном отчете о состоянии возобновляемой энергетики REN21 2017». Россия в этом смысле пока находится не в тренде, поскольку делает ставку на углеводородные источники энергии.
Тем не менее, по словам экспертов, даже богатой на нефть и газ стране необходимо всерьез думать о так называемом «энергетическом переходе». DW выделила ключевые причины, по которым России имеет смысл обратить внимание на альтернативную энергетику.
Альтернативные источники энергии выгодны нефтяникам и экономике в целом
Как заявила на прошедшей в Москве первой международной конференции «Энергетический переход: новая парадигма», организованной Энергетическим центром бизнес-школы «Сколково» совместно с представительством Евросоюза в РФ, исполнительный секретарь агентства REN21 Кристин Линс, «страны переходят на альтернативную энергетику из соображений безопасности», стремясь диверсифицировать энергетический портфель.
Кристин Линс на конференции в Сколково
«В России особая ситуация, здесь много углеводородов. Однако их много и в Саудовской Аравии, которая, несмотря на это, ставит перед собой цели по развитию возобновляемых источников энергии (ВИЭ)», — отметила она. По словам Линс, для стран-производителей нефти и газа развитие ВИЭ означает как минимум возможность расширить объемы экспорта углеводородов, что несомненно даст позитивный эффект для национальных экономик в целом.
В странах с сырьевой зависимостью основными поставщиками налоговых поступлений в бюджет являются нефтегазовые компании. И как это ни странно, именно для них важно участие в развитии «зеленой» энергетики. «Крупнейшие нефтегазовые компании развивают альтернативную энергетику в рамках своей стратегии. Это продиктовано не только стремлением успеть повсюду, но и желанием сэкономить в тех регионах, где целесообразнее использовать локальную энергетику», — пояснил руководитель направления «Газ и Арктика» Энергетического центра бизнес-школы «Сколково» Роман Самсонов.
ВИЭ обеспечат энергией население в изолированных районах
Жизненно важными возобновляемые источники энергии становятся в удаленных районах России, в частности, в Арктике. По словам представителя посольства Нидерландов в России Иво Стоела, «далеко не вся территория России подключена к сетям — как электрическим, так и газовым. Люди зависят от неэффективных дизельных генераторов. И это дает широкую возможность для выхода на рынок ВИЭ».
Владимир Чупров выступает в Сколково
По словам заместителя гендиректора компании «Системный Консалтинг», доцента Российской академии народного хозяйства и госслужбы Александра Воротникова, «к энергетическому снабжению Арктики необходимо применить новый подход, ведь солнца за полярным кругом больше, чем во всей Германии». Эксперт предлагает развивать регион на основе государственно-частного партнерства, в рамках которого можно будет реализовать проекты по созданию так называемых микрогридов — локальных энергосистем, обладающая собственными источниками генерации энергии.
С помощью ВИЭ можно решить проблему утилизации отходов
Руководитель энергетической программы «Гринпис России» Владимир Чупров полагает, что одним из наиболее перспективных проектов в области альтернативной энергетики могла бы стать утилизация отходов сельского хозяйства, однако, по его словам, в этом сегменте «политические интересы и крупные игроки не присутствуют», поэтому он не развивается. Между тем, эксперт утверждает, что проект особенно актуален сегодня, когда из-за импортозамещения в стране активно развивается животноводство.
«Сейчас отходы не утилизируются. Если бы это делалось, на выходе мы бы имели биотопливо и воду», — отметил Чупров. К тому же, по его данным, на это решение имеется высокий социальный спрос. «Мы знаем о пяти горячих точках, где население жалуется на соседство с крупными агрофермами», — сообщил он. Впрочем, пока для развития проектов по утилизации отходов нет финансирования, хотя технологии и исполнители, готовые взяться за проект, есть.
Эксперты добавляют, что, помимо финансовых ресурсов, компаниям, работающим в сфере ВИЭ, не хватает более совершенного законодательства и стабильных правил игры. Как говорит Кристин Линс, «универсального стимулирующего инструмента не существует, однако самое главное для инвесторов — это предсказуемость правил игры. «В этом смысле важно оказывать административную поддержку и убирать административные барьеры», — отметила она, отвечая на вопрос о том, чего именно не хватает в России для развития альтернативной энергетики.
Смотрите также:
Переход к альтернативной энергетике
Уголь, нефть и газ — главные враги
Парниковым газом номер один является СО2. Сжигание угля, нефти и газа — это причина образования 65 процентов всех парниковых газов. Вырубка лесов обуславливает выделение 11 процентов СО2. Главными причинами появления в атмосфере метана (16 процентов) и оксида азота (шесть процентов) на сегодня являются индустриальные методы в сельском хозяйстве.
Переход к альтернативной энергетике
Требуется новый подход
Если все останется, как и прежде, то, согласно данным Всемирного совета ООН по защите климата (IPCC), к 2100 году температура на Земле поднимется на 3,7-4,8 градуса. Однако еще можно добиться того, чтобы этот показатель не превышал 2 градуса. Для этого необходимо как можно скорее отказаться от использования ископаемого топлива — эксперты по климату говорят, что самое позднее к 2050 году.
Переход к альтернативной энергетике
Энергия солнца как двигатель прогресса
Солнце постепенно становится самым дешевым источником энергии. Цены на солнечные батареи за последние пять лет упали почти на 80 процентов. В Германии стоимость энергии, полученной в результате применения фотовольтаики, составляет уже 7 центов за киловатт-час, в странах с большим количеством солнечных дней — меньше 5 центов.
Переход к альтернативной энергетике
Все больше и эффективнее
Энергия ветра очень недорога, и в мире наблюдается бум в этой области. В Германии 16 процентов всей электроэнергии вырабатывается на ветряных установках, в Дании — почти 40 процентов. К 2020 году Китай планирует удвоить выработку на ветряках — сегодня они производят 4 процента всей электроэнергии страны. Типичная ветряная турбина покрывает потребности 1900 немецких домашних хозяйств.
Переход к альтернативной энергетике
Дома без ископаемого топлива
Хорошо изолированные дома требуют сегодня очень мало энергии, как правило, для электро- и теплоснабжения достаточно солнечных батарей, установленных на крыше. Некоторые дома производят даже слишком много энергии — она в дальнейшем может быть использована, к примеру, для зарядки электромобиля.
Переход к альтернативной энергетике
Эффективное энергоснабжение экономит деньги и CO2
Важный момент в деле защиты климата — это эффективное использование энергии. Качественные светодиодные лампы потребляют десятую часть энергии, по сравнению с традиционными лампами накаливания. Это позволяет сократить выбросы СО2 и сэкономить деньги. Запрет на продажу ламп накаливания в ЕС дал дополнительный толчок развития светодиодным технологиям.
Переход к альтернативной энергетике
Экологически чистый транспорт
Нефть имеет сегодня большое значение для транспорта, но ситуация может измениться. Альтернативы уже существуют — к примеру, этот рейсовый автобус в Кельне работает на водородном топливе, которое вырабатывается с помощью ветра и солнца путем электролиза. Такой транспорт не выделяет СО2.
Переход к альтернативной энергетике
Первый серийный автомобиль на водороде
С декабря 2014 года Toyota начала продажи первого серийного автомобиля, работающего на водородном топливе. Заправка длится всего несколько минут и «полного бака» хватит на 650 км пути. Эксперты полагают, что экологически чистый транспорт может использовать водород, биогаз или аккумуляторы.
Переход к альтернативной энергетике
Топливо из фекалий и мусора
Этот автобус из британского Бристоля ездит на биометане (СН4). Газ, который получают в результате переработки человеческих фекалий и пищевых отходов. Для того, чтобы автобус проехал 300 км необходимо столько отходов, сколько пять человек производят за год.
Переход к альтернативной энергетике
Бум на рынке батарей
Хранение электроэнергии до сих пор стоит немало. Но техника развивается стремительно, цены снижаются, а на рынке наблюдается настоящий бум. Электромобили стоят все меньше и для многих людей они становятся реальной альтернативой привычному транспорту.
Переход к альтернативной энергетике
Прогресс в области «чистых» технологий
На планете все еще два миллиарда человек живут без электричества. Однако, поскольку солнечные батареи и светодиодные лампы становятся все доступнее, их начинают активно применять жители сельской местности, как, например, здесь, в Сенегале. В специальном киоске, оборудованном солнечными батареями, заряжают переносные светодиодные лампы.
Переход к альтернативной энергетике
Движение в защиту климата
Движение в защиту климата приобретает все больше сторонников, как, к примеру, здесь — в центре германской угольной промышленности в городе Дюссельдорф. Немецкий энергоконцерн E.ON делает ставку на возобновляемые источники энергии; по всему миру инвесторы отзывают средства из проектов, связанных с ископаемыми источниками энергии.
Автор: Максим Филимонов
Альтернативная энергия | источники, виды, использование
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.
Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?
6 способов получения зеленой энергии в домашних условиях
Самый простой способ для большинства домовладельцев сократить свои счета за коммунальные услуги — это сократить потребление энергии за счет самодисциплины и повышения эффективности. Но для тех, у кого есть время и деньги для инвестиций, установка одной или нескольких систем зеленой энергии может принести более значительную и долгосрочную экономию, а также сделать больше для защиты окружающей среды.
Выбор и покупка системы зеленой энергии для жилых домов может стать большим проектом.Некоторые системы могут быть нерентабельными для вашего дома, а другие могут быть вообще несовместимы. Но как только вы определитесь с вариантами и установщиками в вашем районе, вы можете быть удивлены тем, что находится в пределах вашего ценового диапазона.
Изучите местные правила и стимулы для зеленой энергии
Прежде чем вы увлечетесь, следует иметь в виду несколько важных факторов. Во-первых, штаты и муниципалитеты различаются способами регулирования некоторых систем возобновляемой энергии, особенно солнечных батарей и ветряных турбин.Если выясняется, что ваш город серьезно ограничивает одно или то и другое, полезно выяснить это на раннем этапе. Позвоните в местную мэрию или проконсультируйтесь с местным установщиком ветряных и солнечных батарей, чтобы узнать, что разрешено в вашем районе.
Во-вторых, могут существовать налоговые льготы и другие стимулы, которые сделают для вас более доступным приобретение системы зеленой энергии. С 2018 года федеральный налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилищного строительства был продлен до конца 2021 года и распространяется на такие системы, как солнечные панели, ветряные турбины, геотермальные тепловые насосы и солнечные водонагреватели.Ваш штат может предлагать дополнительные налоговые льготы, а у ваших местных коммунальных предприятий даже могут быть программы, упрощающие установку возобновляемых источников энергии.
Производство электроэнергии дома
1. Солнечные батареи для жилых домов
Каждый лучик солнца, падающий на вашу крышу, — это бесплатное электричество. Все, что вам нужно, это солнечная панель для его захвата. И отчасти благодаря вышеупомянутой налоговой льготе многие домовладельцы участвуют в акции.
Панели солнечных батарейдолжны устанавливаться профессионалами, и многие установщики без каких-либо обязательств проведут оценку вашего дома, чтобы определить лучшие места для установки и предложить оценку.Некоторые могут даже установить солнечную черепицу, которая придаст более обтекаемый вид.
Энергию, вырабатываемую солнечными панелями, нужно сразу же использовать или хранить. Когда ваш дом потребляет больше энергии, чем вырабатывают солнечные батареи, солнечная энергия просто компенсирует количество электроэнергии, которое вам нужно покупать из сети. Но когда вы производите больше, чем используете, вы можете продавать эту избыточную энергию обратно электроэнергетической компании, что еще больше снизит ваши счета.Другой вариант — купить домашнюю батарею, которая может хранить эту энергию до тех пор, пока она вам не понадобится после наступления темноты.
2. Ветряные турбины
Вам не нужны огромные турбины, которые вы видите на ветряных электростанциях, для выработки зеленой энергии для вашего дома. Такой маленький пропеллер, как крышка мусорного бака, может существенно сократить расходы на электроэнергию в вашем доме, если он установлен в достаточно ветреном месте.
Профессиональная установка здесь также важна, как для обеспечения безопасности турбины, так и для ее размещения там, где до нее дойдет ветер.И, как и в случае с солнечными панелями, вы должны использовать или терять ее, когда вы генерируете энергию с помощью ветряных турбин.
3. Солнечные и ветровые гибридные системы
Если у вас солнечные дни и ветреные ночи, гибридная солнечно-ветровая система может быть идеальным вариантом для вашего региона. Эта комбинация повышает вероятность того, что ваш дом будет вырабатывать электричество круглосуточно, поэтому теоретически вы можете полностью отключиться от сети, добавив домашний аккумулятор.
4. Микрогидроэнергетические системы
Есть проточный ручей на вашем участке? Вы можете направить поток воды через небольшую турбину и позволить току генерировать бесплатное электричество 24 часа в сутки.Система микрогидроэнергетики часто даже лучше, чем гибридная система, потому что поток воды более постоянный и надежный, чем ветер и солнце.
5. Солнечные водонагреватели
Если полная система солнечных панелей выходит за рамки вашего ценового диапазона, но у вас все еще есть солнечная недвижимость на вашей крыше, солнечный водонагреватель — менее дорогой способ получить некоторую бесплатную энергию. В большинстве солнечных водонагревателей сам резервуар хранится на крыше как часть установки, что придает ему более громоздкий вид.Но это позволяет солнцу выполнять работу по поддержанию одного из самых больших источников энергии в вашем доме.
6. Геотермальные тепловые насосы
Температура под землей намного более стабильна, чем температура в наших домах, и зимой геотермальный тепловой насос может украсть часть этого скрытого тепла. Эти системы используют замкнутый контур труб для перекачки жидкости через подземный канал в ваш дом и обратно под землю. Внутри дома теплообменник использует тепло от труб для обогрева жилых помещений при минимальном расходе энергии.
Возобновляемые источники энергии — это разумный способ сократить ваши счета и снизить нагрузку на окружающую среду. И с таким количеством различных способов вернуть его домой, производство собственной энергии может оказаться более возможным, чем вы ожидали.
Самый дешевый способ производства электроэнергии в домашних условиях
Как производить собственное электричество?
Некоторые из вариантов, доступных для выработки собственного электричества дома:
- Солнечная
- Ветер
- Биогаз
- Микро-ГЭС
- Геотермальный
- Дизельные или биодизельные генераторы
Все вышеперечисленные варианты, за исключением дизельных генераторов, являются возобновляемыми и производят меньше / не производят выбросов парниковых газов и загрязнения.Выбор в первую очередь основан на возможности каждого из них для выработки электроэнергии в вашем регионе. Если доступно несколько вариантов, вы можете принять решение, исходя из их рентабельности, надежности и сравнительного воздействия на окружающую среду. Вы даже можете рассмотреть эстетику установки различных систем, прежде чем принять решение.
Подключив аккумулятор к домашней системе выработки электроэнергии, можно накапливать электроэнергию для дальнейшего использования. Вместо этого, если вы подключены к сети, вы можете отправить излишнюю выработанную мощность в сеть в кредит или наличными.
Если вы не вырабатываете достаточно энергии для удовлетворения ваших требований, вы можете полагаться на энергию, накопленную в батарее, или использовать ее из сети. В случае, если оба этих варианта недоступны, поможет дизельный генератор, хотя это не является экологически чистым выбором.
Возможно, вам будет интересно прочитать статью о положительном влиянии солнечной энергии на окружающую среду
Солнечная энергия:
Считается одним из самых популярных вариантов для производства энергии в домашних условиях. Солнечная энергия производится путем установки солнечных панелей для улавливания солнечной энергии.Идеальное место для солнечных батарей — наклонная крыша. Солнечный водонагреватель использует природную энергию непосредственно для нагрева воды.
Основным недостатком производства электроэнергии с помощью солнечных батарей является высокая первоначальная стоимость. Однако длительный срок службы в 20-25 лет делает его отличным вариантом в долгосрочной перспективе.
Вы можете проверить эту статью о том, почему солнечные панели такие дорогие?
Ветер:
Самый дешевый из всех возобновляемых источников энергии и наименее загрязняющий из всех, энергия ветра возможна только в местах с хорошей скоростью ветра.Поскольку ветряные турбины могут делить земельное пространство, это хороший выбор для ферм и ранчо.
Его основные недостатки — звуковое загрязнение и высокие первоначальные вложения. Опять же, как и солнечная энергия, срок службы ветряных турбин продолжительный, а их окупаемость впечатляет.
Биогаз:
Это органические отходы, которые разлагаются в отсутствие кислорода с образованием метана. Биогаз или метан можно использовать вместо природного газа для выработки электроэнергии или напрямую использовать для отопления или приготовления пищи.
Метан и диоксид углерода, побочные продукты этого процесса, являются парниковыми газами и могут нанести вред окружающей среде. Сжигая метан, вы можете снизить выбросы.
Для заводов или больших ферм, производящих органические отходы в больших количествах, биогазовая установка является отличным выбором для производства дешевой электроэнергии. Обратной стороной биогаза является то, что он требует регулярного обслуживания и постоянного внимания для бесперебойной и эффективной работы.
Micro hydel растений:
Если в вашей собственности есть водопровод, вы можете использовать альтернативную энергию для производства дешевой электроэнергии.Все, что вам нужно сделать, это позволить текущей воде заставить небольшую турбину производить электричество. Более надежные и дешевые, чем солнечные или ветряные, микрогидельные электростанции могут вырабатывать электроэнергию до тех пор, пока есть проточная вода для вращения турбины.
Геотермальная энергия:
В случае, если ваша собственность расположена вдоль линий разломов, и вы можете использовать обширную тепловую энергию, захваченную под землей, геотермальная энергия является отличным выбором для производства электроэнергии, а также для непосредственного отопления. Геотермальный насос использует замкнутый контур труб для перекачивания жидкостей, чтобы поднять тепло, похороненное глубоко под землей.Тепло передается с помощью теплообменника для обогрева вашего дома или превращения воды в пар для вращения турбины и выработки электроэнергии.
Дизель-генератор:
Это популярный выбор для производства энергии в удаленных местах. Хотя дизельные генераторы просты в использовании и дешевы, они не подходят для круглосуточного электроснабжения. Причин много. Звуковое загрязнение, загрязнение воздуха, выбросы парниковых газов и высокая стоимость обслуживания — вот лишь некоторые из его недостатков.
Хотя это не лучший выбор для постоянного производства электроэнергии, дизельные генераторы могут использоваться в качестве резервного варианта в сочетании с одним из вышеупомянутых вариантов возобновляемой энергии.
Большинство ограничений и вредных воздействий дизельного генератора можно устранить, используя биодизель вместо дизельного ископаемого топлива.
Руководство по озеленению вашего дома — TechCrunch
Альтернативная энергия — это растущий рынок, и хотя многие штаты предлагают налоговые льготы, скидки и другие стимулы для продвижения чистой энергии, это все же может оказаться дорогостоящим предложением.
Обычно также требуется подключить источник энергии к электросети, чтобы вы не остались в темноте, когда утихнет ветер или солнце останется за облаками.
Вот краткий обзор решений, которые могут помочь в обеспечении электропитания дома.
Солнечная
Solar — это в некотором смысле самое простое решение или, по крайней мере, одно из самых доступных. Для подключения к солнцу требуются фотоэлектрические солнечные панели, инвертор и батареи, которые могут хранить немного лишней энергии в дождливый день.
Производительность, конечно же, варьируется в зависимости от региона, в штатах в южных и юго-западных регионах больше всего солнечных дней в году.
Солнечные панели после установки не требуют значительного обслуживания и могут обеспечивать большое количество электроэнергии в хорошую погоду.Однако это может быть дорого, даже если есть стимулы, и даже когда он подключен к батареям, он не принесет особой пользы, когда нет солнца для прогулок за один раз.
Ресурсы
GetSolar имеет базу данных для поиска установщика солнечных батарей в вашем районе. Целесообразно сравнить котировки нескольких компаний. Некоторые установщики предпочитают устанавливать панели, продаваемые их компаниями, в то время как другие устанавливают любые панели, которые вы покупаете.
Также возможна аренда солнечных батарей.Одним из крупнейших арендаторов является Citizenrē REnU, который предлагает контракты на 1, 5 или 25 лет, которые включают установку.
Ветер
Энергия ветра часто ассоциируется с гигантскими ветряными электростанциями, но турбины меньшего размера также производятся для производства энергии на заднем дворе.
Скорость ветра является определяющим фактором того, является ли энергия ветра правильным решением для вашего дома. Метеорологические службы могут сказать вам, какова средняя скорость ветра в вашем регионе, но она может варьироваться в зависимости от региона.
Неудивительно, что большие турбины могут производить большее количество энергии. 10-киловаттная турбина обычно может обеспечить достаточно энергии для дома и обычно имеет высоту около 100 футов с 23-футовой турбиной.
Как и в случае с солнечной энергией, энергия ветра зависит от климата, поэтому, когда турбина не вращается, вам может потребоваться другой источник энергии. В отличие от солнечных батарей, ветряные турбины имеют дополнительный недостаток, поскольку они построены из движущихся частей, которые требуют регулярного обслуживания.
Ресурсы
Для турбины, достаточно большой, чтобы привести дом в действие, часто требуется разрешение.Американская ассоциация ветроэнергетики предлагает полезное руководство по прохождению необходимых шагов по установке собственной турбины, а также список поставщиков ветряного оборудования.
Если у вас мало места или вы ищете решение plug-and-play, попробуйте личную ветряную турбину, такую как Air-X от Southwest Windpower. Он может производить до 400 Вт, чего достаточно, чтобы компенсировать использование освещения и бытовой техники, и может быть установлен на крыше.
В качестве альтернативы, попробуйте Clarian Jellyfish. Когда она появится на рынке в следующем году, я смогу обеспечить такую же потенциальную мощность, а также снабдить ваш дом электричеством, подключив его к любой стандартной розетке.
Если вы занимаетесь своими руками, найдите старую беговую дорожку и попробуйте сделать свою собственную, как показано в этом видео:
Геотермальная энергия
Большая часть геотермальной энергии производится в больших масштабах, поэтому геотермальная энергия для одного дома обычно ограничивается решениями для отопления и охлаждения. Тем не менее, учитывая, сколько энергии может потреблять климат-контроль в помещении, геотермальные тепловые насосы могут значительно снизить ваши потребности в энергии.
Геотермальные тепловые насосы используют стабильную температуру земли, чтобы регулировать ее в вашем доме.Насос передает тепло от земли к вашему дому зимой и отводит тепло из дома на улицу летом.
Большинство насосов имеют простую конструкцию, поэтому они практически не требуют технического обслуживания, а также могут быть оснащены бытовым водонагревателем.
Геотермальные тепловые насосы не являются комплексным решением даже для отопления и охлаждения. Было доказано, что некоторые модели снижают счета за электроэнергию до 40%, а это означает, что вы не можете попрощаться с коммунальной компанией и чувствовать себя полностью комфортно в помещении.
Стоимость — еще одна проблема. Тепловой насос с мощностью, достаточной для домашнего уюта, в среднем составляет всего лишь 8000 долларов, но сверление, необходимое для его установки, может составлять более 30000 долларов.
Ресурсы
Из-за большого количества и глубины бурения геотермальные тепловые насосы обычно не требуют самостоятельного выполнения. Чтобы найти надежного подрядчика, проверьте справочник аккредитованных установщиков Международной ассоциации наземных тепловых насосов, чтобы найти такого в вашем районе.
Микро-гидроэлектроэнергия
Этот работает, только если вы живете рядом с движущейся водой, но он может быть очень эффективным. Для установки требуется проложить трубу с возвышенности, где вода течет к более низкому участку земли. Энергия вырабатывается, когда вода движется вниз и вращает турбину на конце трубы.
Некоторые микрогидро системы способны производить в десять или даже 100 раз больше энергии, чем ветряные или солнечные. В отличие от ветра и солнца, он может работать без перерыва и всю ночь, пока вода продолжает течь.При необходимости можно подключить инвертор и батареи для хранения дополнительной энергии.
Как и ветряная турбина, требует технического обслуживания и может сломаться. Кроме того, размер и давление потока влияют на выработку энергии, поэтому очень небольшого потока может быть недостаточно для питания всего дома. Небольшие ручьи также могут пересохнуть летом или замерзнуть в холодную погоду.
Ресурсы
Вам, вероятно, понадобится подрядчик для установки микрогидросистемы.Многие города и штаты требуют, чтобы каждый, устанавливающий альтернативные источники энергии, был лицензированным электриком, особенно если он подключается к сети. Хотя в США нет национальной лицензионной организации для монтажников микрогидравлических систем, местный поиск или звонок в вашу коммунальную компанию укажут вам правильное направление.
Или, если вы знаете, что делаете, и такой же ловкий и терпеливый, как этот парень, вы можете построить свою собственную микрогидросистему.
Kössler, совместное предприятие Siemens и Voith, производит несколько турбин, предназначенных для малых электростанций.
Energy Systems & Design также производит микрогидрооборудование, которое можно использовать в одном доме.
Топливные элементы
Топливные элементы используют топливо и окислитель, обычно водород и кислород, для производства тепла и электричества. Внутри ячейки ионы водорода и электроны разделены. Электролит внутри ячейки пропускает ионы, но блокирует электроны, которые вместо этого проходят через провод в виде электричества. Остальные ионы превращаются в воду или углекислый газ при встрече с кислородом.
Ресурсы
Относительно новый Bloom BoxBloom Energy, о котором мы сообщали ранее в этом году, может быть одним из самых обсуждаемых решений для домашних топливных элементов, хотя с его нынешней ценой в 700-800 тысяч долларов он не совсем дешев.
Acumentrics производит топливные элементы в основном для использования в военных целях, но также может предоставить вам один для вашего дома.
Большинство компаний, производящих топливные элементы, не продают напрямую населению, поэтому вам придется искать установщика.Каталог FuelCellToday может помочь вам найти такой в вашем районе.
Министерство энергетики работает над разработкой передовых методов безопасного обращения с водородом.
Биомасса
Биомасса для дома обычно бывает в виде печи, используемой либо для общего отопления дома, либо для нагрева воды. Печи обычно питаются растениями, в том числе зерновыми культурами, деревьями, древесными отходами или травой. Печи, работающие на биомассе, действительно загрязняют воздух, но многие по-прежнему считают их зелеными, потому что они вносят меньше загрязнений с меньшим количеством вредных химикатов, чем ископаемое топливо.
Ресурсы
Те, кто хочет купить печь на биотопливе, могут попробовать MaxFire от Bixby, который можно заправлять кукурузой или древесными гранулами, очищенными от скорлупы.
Bixby утверждает, что плита может снизить расходы на отопление до 50% и сохранить тепло в доме примерно за 1,50 доллара в день. Печь зажигается сразу после нажатия кнопки и имеет восемь уровней нагрева. Когда топливо сгорает, печь автоматически выталкивает золу в ящик, который можно опорожнить без особого беспорядка.
Ни одно из этих решений не обеспечивает безотказный способ удовлетворить все ваши потребности в энергии, но с отключениями из-за перегруженных сетей и суровых погодных условий, как и у коммунальных компаний. Можно утверждать, что некоторые из этих решений не являются полностью экологичными, но даже если они не могут полностью устранить потребность в ископаемом топливе, они могут помочь сократить необходимое нам количество.
Большинство штатов предлагают стимулы для инвестиций в альтернативную энергетику, а Министерство энергетики предлагает дополнительные способы снижения использования и затрат и перечисляет продукты, которые в настоящее время имеют право на получение федеральных налоговых льгот.
Несмотря на государственные стимулы, установка альтернативных источников энергии все еще является дорогостоящим предложением для большинства, но в долгосрочной перспективе оно может окупиться.
Фотография предоставлена: Flickr, автор Lodian
Учитывая чистую энергию? Вот 3 возобновляемых способа питания вашего дома — Защита окружающей среды
Учитывая чистую энергию? Вот 3 возобновляемых способа питания вашего дома
Не каждый зеленый источник энергии подойдет вашей собственности, но у вас есть несколько вариантов.Вот три, с которых можно начать мозговой штурм.
- Автор Jenna Tsui
- 27 января, 2020
Когда-то мысль о том, чтобы снабдить ваш дом возобновляемой энергией, казалась невозможной. Мало того, что методы были ограничены, но и заоблачные цены делали каждый вариант недоступным для большинства домовладельцев. Однако сегодня все больше потребителей требуют экологически чистых альтернатив. Стоимость снизилась, и возобновляемые источники энергии стали доступны людям повсюду.
Не каждый зеленый источник энергии подойдет вашей собственности, но у вас есть несколько вариантов.Вот три, с которых можно начать мозговой штурм.
1. Ветряные турбины
Вы, наверное, заметили эти электрогенераторы на огромных участках открытой местности. Если у вас большая собственность, установите собственную уменьшенную версию. Однако у вас есть несколько недостатков, которые следует учитывать. А именно, турбина может создавать шум, и это большое визуальное дополнение к вашему двору.
Ассоциации домовладельцев вашего района тоже может не понравиться. Поскольку вы не можете предсказать ветер, вам придется подключиться к электросети, если ваши турбины не вращаются.
У этого возобновляемого источника также есть много преимуществ. Во-первых, это стабильный источник энергии. В районах с правильным количеством ветра — и если вы установите достаточно большую турбину — вы можете легко привести в действие всю свою собственность. Следите за погодой и отрегулируйте свое оборудование, чтобы максимально использовать ветреные дни, и вы будете хороши на фронте энергии.
Вы можете сделать небольшие или большие вложения в экологически чистую энергию своего дома — это зависит от размера оборудования, в которое вы инвестируете.Турбина с выходной мощностью менее 100 Вт может стоить всего 3000 долларов. Между тем, один, способный привести в действие обширный дом сам по себе, может стоить 50 000 долларов. Конечно, для пожизненного бесплатного и экологически чистого электричества, это может стоить покупки.
Производство собственной электроэнергии | Умные дома
Выработка собственного электричества может снизить затраты на электроэнергию и обеспечить надежность энергоснабжения.
Для сельской недвижимости это может быть единственный практичный и экономичный вариант. Для городской недвижимости «микрогенерация» также может быть привлекательным вариантом при определенных обстоятельствах.
Есть несколько вариантов, от солнечных, ветряных и гидроэнергетических до традиционных дизельных генераторов.
Зачем вырабатывать собственное электричество?
Рентабельность
Производство собственной электроэнергии в долгосрочной перспективе может оказаться дешевле, чем продолжение использования энергии от местных линий, особенно для объектов, имеющих доступ к хорошим возобновляемым ресурсам (ветровым или солнечным).
Для собственности в удаленных районах подключение к местным линиям может стоить десятки тысяч долларов. Выработка собственного электричества может обойтись дешевле. Также это может быть вариант в городских условиях. В настоящее время затраты на установку относительно высоки, но они снижаются.
Если вы подключены к сети и вырабатываете собственное электричество, вы можете продать излишки обратно своей энергетической компании.
Гарантированное подключение
Если вы можете генерировать и хранить собственное электричество, индивидуально или совместно с соседями, вы можете быть уверены в надежности электроснабжения даже в случае отключения электроэнергии или закрытия вашей местной электросети.Это дает вам гораздо большую независимость от сети и может быть полезно во время гражданской чрезвычайной ситуации или плохой погоды.
Воздействие на окружающую среду
В 2016 году почти 84 процента электроэнергии Новой Зеландии вырабатывается из возобновляемых источников, таких как гидроэнергия, ветер, биоэнергия и геотермальная энергия. Остальное происходит от сжигания ископаемого топлива, такого как газ или уголь, процесса, который приводит к выбросам парниковых газов и способствует изменению климата.
New Zealand Energy Quarterly на веб-сайте MBIE содержит информацию о производстве энергии в Новой Зеландии.
По мере увеличения спроса и выработки дополнительной электроэнергии эти выбросы, вероятно, увеличатся. Снижая спрос на электроэнергию от местных линий и вырабатывая ее самостоятельно с использованием возобновляемых источников энергии, таких как гидро-, ветровые или фотоэлектрические элементы, вы поможете сократить выбросы парниковых газов в Новой Зеландии и свой личный углеродный след.
Как вы можете вырабатывать собственное электричество?
Варианты для выработки собственной электроэнергии включают:
- фотоэлектрические (PV) системы
- ветряные турбины
- микрогидравлические системы
- Двигатели на биомассе и биогазе
- дизельные или биодизельные генераторы.
Ветряные, фотоэлектрические, гидроэнергетические, биогазовые и биодизельные источники используют возобновляемые источники энергии, не производят чистых вредных выбросов и — в зависимости от ваших обстоятельств — могут предложить рентабельные варианты производства электроэнергии.
Если вы уже подключены к сети, переход на эти системы может оказаться относительно дорогим вариантом. Тем не менее, все это стоит учитывать, особенно в отношении недвижимости в удаленных местах — а цена снижается из года в год.
Биомасса и биогаз
Биомасса — это органический материал, который можно использовать для производства электроэнергии, тепла и трансформировать в топливо для транспорта.Примерами биомассы являются древесная щепа, обрезки древесины, бумажные изделия, растительные остатки, навоз и сточные воды. Если фабрики или фермы производят много отходов биомассы, может быть экономически выгодно использовать эти отходы для выработки электроэнергии.
В домашних условиях более эффективно сжигать сухую биомассу в дровяной печи для отопления и нагрева воды или в случае листьев и садовых отходов для ее компостирования.
При разложении органических отходов в отсутствие кислорода образуется смесь метана и диоксида углерода.Этот биогаз можно использовать вместо природного газа для отопления, охлаждения, приготовления пищи и производства электроэнергии. Метан и углекислый газ являются парниковыми газами, но лучше сжечь метан, чем позволить ему попасть в атмосферу.
Биогаз полезен для фермеров, которым приходится избавляться от большого количества отходов животноводства. Однако биогазовая установка требует технического обслуживания и эксплуатационного внимания, поэтому может подходить только для крупных хозяйств.
Дизель-генераторы
Дизель-генераторы уже много десятилетий используются для выработки электроэнергии в удаленных местах.
Они также используются для аварийного производства электроэнергии в случае отключения электроэнергии. Они есть в больницах, компьютерных центрах и других важных зданиях.
При использовании системы возобновляемой энергии (особенно ветровой или солнечной) вам может понадобиться генератор в качестве резервного. Он может запуститься автоматически, если заряд аккумулятора станет слишком низким, например, в безветренный или пасмурный день.
Они просты в использовании и могут обслуживаться любым механиком в гараже. Но у них есть недостатки: шум, затраты на топливо, неудобство заправки, выхлопные газы (включая парниковые газы и другие опасные загрязнители воздуха), износ и затраты на техническое обслуживание.
Хранение и использование электроэнергии
Если вы производите собственное электричество — особенно с помощью ветряных, гидро- или фотоэлектрических систем — вы можете быть подключены к сети (и подавать в нее излишки электроэнергии) или быть независимыми (стенд -одельная энергосистема). Если у вас автономная система, вам потребуется:
- иметь батареи для хранения энергии по мере ее выработки У
- есть дополнительная опция генерации для обеспечения бесперебойного питания.
Если вы подключены к сети, вы будете подключены к местной электросети и сможете экспортировать избыточную электроэнергию, а также использовать электроэнергию от сети в качестве резервной для вашей системы. Использование сети для хранения данных означает, что вы можете сэкономить на размещении локальных аккумуляторных батарей.
Батареи
Если вы используете батареи, вам понадобится достаточно емкости для хранения электроэнергии для ваших нужд, когда генераторы не работают. Это может быть эквивалентно нескольким дням поставки, если вы полагаетесь на прерывистые источники генерации, такие как ветряные турбины или солнечные фотоэлектрические установки.
Ваши батареи также должны будут иметь возможность накапливать электроэнергию для удовлетворения вашего пикового спроса, когда несколько приборов включены одновременно.
Это должны быть батареи глубокого разряда. Большинство аккумуляторов, например используемых в транспортных средствах, повреждаются, если вы израсходуете слишком много заряда. Те, у кого глубокий цикл, могут выдержать обычную разрядку ниже 50%.
Есть множество вариантов, но свинцово-кислотные батареи являются самыми дешевыми для крупномасштабного хранения. В системах возобновляемой энергии обычно используются так называемые мокрые батареи, а не герметичные или гелевые батареи.
Батареи выделяют едкие и легковоспламеняющиеся газы на последних этапах зарядки, поэтому их следует устанавливать в хорошо вентилируемом помещении, по возможности отдельно от дома.
Их необходимо правильно установить и обслуживать, чтобы они были в безопасности и в хорошем состоянии. Проконсультируйтесь с вашим поставщиком и следуйте инструкциям производителя. Их может потребовать замена каждые 6-8 лет.
Банк батарей, достаточный для автономной системы в одном доме, может стоить от 10 000 до 30 000 долларов, в зависимости от того, сколько энергии вам нужно хранить.
Другое оборудование
Если у вас есть собственная система выработки электроэнергии и вы храните энергию в батареях, вам понадобится другое оборудование, такое как:
- инвертор для преобразования постоянного тока, хранящегося в батарее, в переменный ток 230 В ( AC) используется в стандартных приборах
- выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный перед аккумулятором
- контроллер, чтобы убедиться, что выходное напряжение составляет 230 В и 50 Гц, а аккумулятор не перезаряжается (он передает избыточную мощность на элемент сопротивления, который может сильно нагреваться).
- , которые должны быть достаточно толстыми, чтобы выдерживать самый высокий ток.Чем они короче, тем меньше энергии вы потеряете в пути. Если они должны быть длинными, напряжение необходимо увеличить — а это значит, что вам понадобится дополнительное оборудование для изменения уровней напряжения.
Обратите внимание, что для работы с этими системами обычно требуется лицензированный электрик.
Продажа в сеть
Ваш розничный продавец электроэнергии будет продавать вам электроэнергию по одной цене и может покупать у вас электроэнергию по другой цене. Вам понадобится контракт с продавцом.
В зависимости от того, как вы генерируете электроэнергию, линейная компания может не принимать очень небольшие количества колеблющейся мощности.Это может означать, что вам придется использовать батарею в качестве промежуточного накопителя, прежде чем отправлять питание обратно в сеть.
Разные поставщики допускают разные варианты, поэтому проверьте перед установкой системы. Если вы подключены к сети, вам придется платить ежемесячную плату за поставку.
Вам также понадобится система управления, которая предотвращает передачу энергии в сеть, когда сеть не работает, чтобы обеспечить безопасность всех, кто работает на линиях.
Энергоэффективность
Производство электроэнергии в домашних условиях стоит дорого, поэтому вы не хотите покупать систему большего размера, чем вам нужно.
Перед установкой любого типа домашнего генерирующего оборудования убедитесь, что вы сокращаете потребление электроэнергии с помощью изоляции, энергоэффективных лампочек, газового приготовления, солнечного нагрева воды и т. Д.
Производство собственной электроэнергии
Подробнее в этом разделе
Вы можете вырабатывать электроэнергию для своего дома или бизнеса, используя альтернативные энергетические технологии, такие как:
- биомасса;
- мазут;
- малая гидроэлектростанция;
- солнечный;
- ветер.
Это называется некоммерческой генерацией.
Вы можете использовать электроэнергию, которую производит ваша система, и уменьшить количество электроэнергии, которую вы покупаете у нас. Возможно, вам все равно придется подключиться к нашей сети, потому что ваша система может не вырабатывать электроэнергию 24 часа в сутки, например, когда солнце садится или ветер не дует.
Превышение цены на электроэнергию
Если вы производите больше энергии, чем используете, ваша избыточная энергия может быть продана нам обратно по цене сверхнормативной энергии (для генераторов мощностью менее 100 кВт ).До 31 марта 2022 года цена сверхнормативной энергии составит 0,02403 доллара США / кВтч . Эта цена обновляется ежегодно, поэтому она отражает текущую рыночную стоимость избыточной энергии и не равна нашим тарифам на электроэнергию, потому что наши тарифы должны покрывать стоимость дополнительных услуг, которые Manitoba Hydro предоставляет вам, например:
- трансмиссия;
- раздача;
- служба поддержки клиентов;
- безопасность;
- аварийное восстановление.
Прежде чем вкладывать средства в генерирующую систему, подумайте о сокращении потребления электроэнергии путем добавления изоляции, покупки энергоэффективных приборов или модернизации освещения.Снижение затрат на электроэнергию за счет повышения энергоэффективности более рентабельно, чем за счет собственного производства электроэнергии.
Вам нужно убедиться, что ваша система имеет правильный размер. Клиенты, которые используют большую часть генерируемой ими энергии, а не продают нам излишки, обычно имеют более высокую окупаемость. Рассчитайте фактическую стоимость производства, оценив количество электроэнергии, которую вы планируете производить, стоимость вашей системы и ее обслуживание.
Чистый расчет
Мы используем нетто-биллинг (денежные кредиты на вашем счете Manitoba Hydro) вместо чистого измерения (кредиты в киловатт-часах на вашем счете).Чистый биллинг позволяет вам генерировать электроэнергию для личного пользования и продавать нам лишнюю электроэнергию.
Если ваша система не вырабатывает достаточно электроэнергии, вы покупаете ее у нас по жилому или коммерческому тарифу, как и до установки системы.
Если стоимость электроэнергии, которую вы продаете нам, превышает стоимость энергии, которую вы покупаете у нас, на ваш счет зачисляется кредит. Кредит переносится на следующий счет и применяется к новым расходам.
Свяжитесь с нами
Для получения дополнительной информации о межсетевом соединении некоммунальной генерации отправьте электронное письмо консультанту по энергетическим услугам.
Какая из новых источников энергии самая дешевая?
Америка, да и весь мир в целом, работает на ископаемом топливе, таком как бензин и уголь. Но ни для кого не секрет, что эти ресурсы не могут длиться вечно.
Ежедневно в США используется около 19 миллионов баррелей нефти и сжигается 378 миллионов галлонов бензина.Но нефть и уголь не являются возобновляемыми источниками энергии — это означает, что, когда у нас заканчиваются эти ресурсы, они у нас заканчиваются навсегда. Поскольку многие экономисты и ученые полагают, что мы достигли пика добычи нефти, потребность в источниках энергии, не являющихся ископаемыми видами топлива, стала более очевидной, чем когда-либо.
Давайте поговорим о некоторых современных альтернативных источниках энергии. Есть солнечная энергия, которая использует солнечный свет и преобразует его в электричество. Очевидно, что солнечный свет — это источник, на который мы всегда можем положиться, но методы его использования и превращения в энергию заведомо неэффективны.
Ветроэнергетика — еще одна популярная и развивающаяся альтернатива — она использует массивные ветряные турбины для выработки электроэнергии. Опять же, турбины дорогие и подходят не для всех мест. Есть также геотермальная энергия, которая собирает тепло и газы из глубины Земли. Но это тоже дорого и потенциально может спровоцировать землетрясения.
Итак, какой новый альтернативный источник энергии самый дешевый? Хотя это не возобновляемый ресурс, природный газ становится все более популярной альтернативой нефти.Природный газ состоит в основном из метана и добывается из земной коры. Разница между природным газом и нефтью заключается в изобилии первой — по некоторым оценкам, только в Северной Америке извлекается 1000 триллионов кубических футов, чего достаточно для удовлетворения потребностей страны в природном газе в течение следующих 45 лет.
Это также намного дешевле, чем нефть. А поскольку на нашем континенте имеется большое количество газа, использование природного газа снижает нашу зависимость от иностранной нефти из политически нестабильных стран.
Однако, поскольку он не возобновляемый, природный газ не является постоянным решением. Вернемся на мгновение к солнечной энергии. Хотя сейчас это не самый эффективный способ выработки электроэнергии, возможно, когда-нибудь это произойдет.
Институт инженеров по электротехнике и электронике недавно заявил, что в течение следующих 10 лет, когда солнечные энергетические системы станут более распространенными, а технологии станут более эффективными, стоимость солнечной энергии может сравняться с ценой на нефть.