مصادر الطاقة البديلة: نظرة عامة على التكنولوجيا

حتى تلاميذ المدارس يعرفون أن احتياطيات النفط والغاز والفحم ليست لانهائية. ترتفع أسعار الطاقة باستمرار ، مما يجعل دافعي تنهد بقوة والتفكير في زيادة دخلهم. على الرغم من إنجازات الحضارة ، يوجد خارج المدن العديد من الأماكن التي لا يتم فيها توفير الغاز ، وفي بعض الأماكن لا توجد كهرباء. في نفس المكان الذي توجد فيه مثل هذه الفرصة ، فإن تكلفة تثبيت النظام في بعض الأحيان لا تتوافق مع مستوى دخل السكان. ليس من المستغرب أن الطاقة البديلة افعلها بنفسك هي ذات أهمية اليوم لأصحاب المنازل الريفية الكبيرة والصغيرة ، وسكان المدينة.

العالم كله من حولنا مليء بالطاقة ، التي لا توجد فقط في أحشاء الأرض. بالعودة إلى المدرسة ، في دروس الجغرافيا ، تعلمنا أنه من الممكن استخدام طاقة الرياح والشمس والمد والجزر والمياه المتساقطة وجوهر الأرض وغيرها من ناقلات الطاقة المماثلة على نطاق البلدان والقارات بأكملها بكفاءة عالية. ومع ذلك استخدم مصادر طاقه بديله من الممكن تسخين منزل منفصل.

أنواع مصادر الطاقة البديلة

من بين خيارات المصادر الطبيعية لإمدادات الطاقة الخاصة ، تجدر الإشارة إلى ما يلي:

• الألواح الشمسية ؛
• تجميع الطاقة الشمسية؛
• مضخات حرارية؛
• مولدات الرياح
• منشآت لامتصاص الطاقة المائية ؛
• مصانع الغاز الحيوي.

مع وجود ما يكفي من الأموال ، يمكنك شراء نموذج جاهز لأحد هذه الأجهزة وطلب تثبيته. استجابة لرغبات المستهلكين ، يتقن الصناع منذ فترة طويلة تصنيع الألواح الشمسية ، ومضخات الحرارة ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، لا تزال تكلفتها مرتفعة بشكل ثابت. يمكن القيام بهذه الأجهزة من تلقاء نفسها ، وتوفير بعض المال ، ولكن قضاء المزيد من الوقت والجهد.

فيديو: ما هي الطاقة الطبيعية التي يمكن استخدامها

مبدأ التشغيل واستخدام الألواح الشمسية في منزل خاص

الظاهرة الفيزيائية التي يقوم عليها مبدأ تشغيل مصدر الطاقة هذا هي التأثير الكهروضوئي. يقوم ضوء الشمس ، الذي يسقط على سطحه ، بإطلاق الإلكترونات ، مما يخلق شحنة زائدة داخل اللوحة. إذا قمت بتوصيل بطارية بها ، فبفضل البرق في عدد الشحنات في الدائرة ، سيظهر التيار.

التصاميم القادرة على التقاط وتحويل طاقة الشمس عديدة ومتنوعة وتتحسن باستمرار.بالنسبة للعديد من الحرفيين الشعبيين ، أصبح تحسين هذه التصميمات المفيدة هواية ممتازة. في المعارض المواضيعية ، يعرض هؤلاء المتحمسون عن طيب خاطر العديد من الأفكار المفيدة.

الاساسيات الخلايا الشمسية - بلورات خاصة تلتقط الطاقة. في المنزل ، لا يمكن صنع هذه العناصر ، يجب شراؤها. البلورات هشة للغاية ، يجب التعامل معها بعناية. لصنع بطارية شمسية ، يجب عليك:

1. اصنع إطارًا للألواح الشمسية من مادة شفافة ، مثل زجاج شبكي.
2. جعل حالة من زاوية معدنية ، والخشب الرقائقي ، وما إلى ذلك.
3. بلطف العناصر البلورية في الدائرة برفق.
4. ضع الخلايا الضوئية في الإطار.
5. تثبيت السكن.

بشكل عام ، هناك نوعان من الخلايا الشمسية: أحادي البلورة ومتعدد البلورات. فالأول أكثر متانة ولها كفاءة حوالي 13٪ ، بينما تفشل الأخيرة بشكل أسرع ، وكفاءتها أقل قليلاً - أقل من 9٪. ومع ذلك ، تعمل الخلايا الضوئية أحادية البلورة بشكل جيد فقط مع تدفق ثابت للطاقة الشمسية ، وفي يوم غائم تصبح كفاءتها أقل بكثير. لكن العناصر الكريستالية تحمل تقلبات الطقس بشكل أفضل.

يمكن استخدام الكهرباء الناتجة لتشغيل الأجهزة المنزلية أو لتدفئة الغرفة باستخدام تقنية التدفئة الأرضية. لكن طاقة الشمس ليست مناسبة فقط لتوليد الطاقة الكهربائية. باستخدام الطاقة الشمسية ، يمكنك تسخين المياه. حول هذا في القسم التالي من المقالة. لذا ، فإن مزايا مصدر الطاقة هذا:

• اللانهائية
• عدم وجود أي نفايات أو ضوضاء في عملية إنتاج الطاقة ؛
• الحكم الذاتي؛
• صيانة رخيصة نسبيا ؛
• تقدمية

عيوب هذه التكنولوجيا هي كما يلي:

• التكلفة العالية للألواح نفسها والتكليف ؛
• تلوث طفيف للكوكب مع انبعاثات من الإنتاج ؛
• بطاريات باهظة الثمن
• كفاءة منخفضة للألواح ، ونتيجة لذلك ، الحاجة إلى عدد كبير منها.

تعليمات مفصلة لتصنيع الألواح الشمسية في مادتنا التالية:https://neo.aquatechn.com/ar/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

فيديو: تصنيع الخلايا الشمسية DIY

يتم وضع البطاريات النهائية ، بالطبع ، على الجانب المشمس من السقف. في هذه الحالة ، يجب أن يكون من الممكن ضبط ميل اللوحة. على سبيل المثال ، أثناء تساقط الثلوج ، يجب وضع الألواح بشكل عمودي تقريبًا ، وإلا فقد تتداخل طبقة من الثلج مع تشغيل البطارية أو حتى تتلفها.

تصميم واستخدام مجمعات الطاقة الشمسية

المجمع الشمسي البدائي هو لوحة معدنية سوداء توضع تحت طبقة رقيقة من السائل الشفاف. كما تعلم من دورة الفيزياء في المدرسة ، فإن الأجسام المظلمة تسخن أكثر من الأشياء الخفيفة. يتحرك هذا السائل بمساعدة مضخة ، ويبرد اللوحة ويسخن في نفس الوقت. يمكن وضع الدائرة السائلة الساخنة في خزان متصل بمصدر من الماء البارد. عن طريق تسخين الماء في الخزان ، يبرد السائل من المجمع. ثم يعود. وبالتالي ، يسمح لك نظام الطاقة هذا بالحصول على مصدر ثابت للمياه الساخنة ، وفي الشتاء أيضًا مشعات ساخنة.

اليوم ، هناك 3 أنواع من هذه الأجهزة:

• الهواء ؛
• أنبوبي؛
• مسطحة.

جوي

جامعي الهواء هم لوحات سوداء ، مغطاة بالزجاج أو البلاستيك الشفاف. حول هذه الصفائح ، يدور الهواء بشكل طبيعي أو قسري. يستخدم الهواء الدافئ لتدفئة الغرف في المنزل أو لتجفيف الملابس.

الميزة هي البساطة الشديدة في التصميم والتكلفة المنخفضة. العيب الوحيد هو استخدام دوران الهواء القسري. ولكن يمكنك الاستغناء عنه.

أنبوبي

جامعات أنبوبي في شكل عدة محاذاة في سلسلة من أنابيب زجاجية مطلية من الداخل بمواد امتصاص الضوء. وهي متصلة بمجمع مشترك وتدور السوائل من خلالها. لدى هؤلاء الجامعين طريقتان لنقل الطاقة المستقبلة: المباشرة وغير المباشرة. يتم استخدام الطريقة الأولى في فصل الشتاء. يتم تطبيق الثاني على مدار السنة. هناك اختلاف باستخدام الأنابيب المفرغة: يتم إدخال أحدهما في الآخر ويتم إنشاء فراغ بينهما.

هذا يعزلهم عن البيئة ويحافظ بشكل أفضل على الحرارة المتلقاة. المزايا هي البساطة والموثوقية. تشمل العيوب التكلفة العالية للتثبيت.

مسطحة

جامع مسطح هو النوع الأكثر شيوعًا. كان هو الذي خدم كمثال لشرح مبدأ تشغيل هذه الأجهزة. ميزة هذا التنوع هي البساطة والرخص مقارنة مع الآخرين. العيب هو فقدان الحرارة بشكل كبير من الأنواع الفرعية الأخرى التي لا تعاني.

لتحسين نظم الطاقة الشمسية الموجودة ، اقترح المهندسون استخدام نوع من المرآة يسمى المحور. تسمح لك برفع درجة حرارة الماء من المستوى القياسي 120 إلى 200 درجة مئوية. يسمى هذا النوع الفرعي من جامعي التركيز. هذا هو أحد أغلى الخيارات ، وهو بالطبع عيب.

تعليمات كاملة لتصنيع تركيب مجمع للطاقة الشمسية في مقالتنا التالية:https://neo.aquatechn.com/ar/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

باستخدام طاقة الرياح

إذا كانت الرياح قادرة على قيادة أسراب من السحب ، فلماذا لا تستخدم طاقتها لأشياء مفيدة أخرى؟ أدى البحث عن إجابة لهذا السؤال المهندسين إلى إنشاء مولد طاقة الرياح. يتكون هذا الجهاز عادة من:

• مولد كهرباء؛
• برج مرتفع
• الشفرات التي تدور ، تصطاد الرياح ؛
• البطاريات
• أنظمة التحكم الإلكترونية.

مبدأ تشغيل مولد الرياح بسيط للغاية. تقوم الشفرات ، التي تدور من رياح قوية ، بتدوير أعمدة النقل (في عامة الناس - علبة التروس). هم مرتبطون بمولد. يقع ناقل الحركة والمولد في مهد أو بطريقة أخرى في جندول. قد يكون لديه آلية دوارة. المولد متصل بأتمتة التحكم ومحول الجهد التصاعدي. بعد المحول ، يتم إعطاء الجهد الذي زاد من قيمته إلى نظام تزويد الطاقة العام.

منذ دراسة قضايا إنشاء مولدات الرياح لفترة طويلة ، هناك مشاريع من أكثر التصميمات المتنوعة لهذه الأجهزة. تشغل النماذج ذات المحور الأفقي للدوران مساحة كبيرة إلى حد ما ، لكن مولدات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران تكون أكثر إحكاما. بالطبع ، للتشغيل الفعال للجهاز يتطلب رياح قوية بما فيه الكفاية.

مزايا:

• نقص الانبعاثات ؛
• الحكم الذاتي؛
• استخدام أحد الموارد المتجددة ؛

سلبيات:

• الحاجة إلى ثبات الرياح ؛
• سعر ابتدائي مرتفع
• ضجيج الدوران والإشعاع الكهرومغناطيسي ؛
• تحتل مساحات كبيرة.

دليل خطوة بخطوة حول إنشاء مولد الرياح DIY على موقعنا:https://neo.aquatechn.com/ar/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

الماء كمصدر للطاقة

إن أفضل طريقة معروفة لاستخدام المياه لتوليد الكهرباء هي بالطبع محطات الطاقة الكهرومائية. لكنه ليس الوحيد.لا تزال هناك طاقة مدية وطاقة حالية. والآن بالترتيب.

محطة الطاقة الكهرومائية هي سد يوجد فيه العديد من بوابات الفيضان لتصريف المياه التي يتم التحكم فيها. ترتبط هذه الأقفال بشفر المولدات التوربينية. تتدفق المياه تحت الضغط ، وتدورها ، وبالتالي توليد الكهرباء.

سلبيات:

• غمر المناطق الساحلية ؛
• انخفاض عدد سكان الأنهار ؛
• الضوضاء.

تيارات القوة

تتشابه طريقة توليد الطاقة هذه مع مولد الرياح ، والفرق الوحيد هو أن المولد ذو الشفرات الضخمة يتم وضعه عبر تيار بحري كبير. مثل تيار الخليج ، على سبيل المثال. لكنها مكلفة للغاية وصعبة من الناحية التقنية. لذلك ، لا تزال جميع المشاريع الرئيسية على الورق. ومع ذلك ، هناك مشاريع صغيرة ، لكنها مستمرة ، تثبت قدرات هذا النوع من الطاقة.

طاقة المد والجزر

إن تصميم محطة الطاقة ، التي تحول هذا النوع من الطاقة إلى كهرباء ، هو سد ضخم يقع في خليج البحر. هناك ثقوب فيها يخترق الماء الجانب الخلفي. يتم توصيلها بواسطة خط أنابيب مع مولدات كهربائية.

تعمل محطة طاقة المد والجزر على النحو التالي: أثناء المد العالي ، يرتفع مستوى الماء ويتم إنشاء الضغط الذي يمكن أن يدور عمود المولد. في نهاية المد ، تغلق المداخل والجزر المنخفض ، والذي يحدث بعد 6 ساعات ، وتفتح المنافذ وتتكرر العملية في الاتجاه المعاكس.

مزايا هذه الطريقة:

• خدمة رخيصة
• بيت للسياح.

سلبيات:

• تكاليف بناء كبيرة ؛
• ضرر للحيوانات البحرية ؛
• يمكن أن تتسبب أخطاء التصميم في إغراق المدن المجاورة.

استخدام الغاز الحيوي

أثناء المعالجة اللاهوائية للنفايات العضوية ، يتم إطلاق ما يسمى بالغاز الحيوي. والنتيجة هي مزيج من الغازات التي تتكون من الميثان وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. يتكون المولد لإنتاج الغاز الحيوي من:

• خزان مغلق
• مثقاب لخلط النفايات العضوية ؛
• أنبوب لتفريغ كتلة النفايات ؛
• أفواه لملء النفايات والمياه ؛
• أنبوب فرعي يصل إليه الغاز المستلم.

في كثير من الأحيان ، يتم ترتيب حاوية لمعالجة النفايات ليس على السطح ، ولكن في سمك التربة. من أجل منع تسرب الغاز الناتج ، يتم إغلاقه بالكامل. يجب أن نتذكر أنه في عملية استخراج الغاز الحيوي ، يرتفع الضغط في الخزان باستمرار ، لذلك يجب أخذ الغاز بانتظام من الخزان. بالإضافة إلى الغاز الحيوي ، فإن نتيجة المعالجة هي سماد عضوي ممتاز مفيد لزراعة النباتات.

إلى الجهاز وقواعد التشغيل من هذا القبيل مولد الغاز يتم فرض متطلبات السلامة المتزايدة ، لأن الغاز الحيوي خطير للاستنشاق وقد ينفجر. ومع ذلك ، في عدد من البلدان ، على سبيل المثال ، في الصين ، فإن طريقة توليد الطاقة هذه منتشرة على نطاق واسع.

يمكن استخدام منتج النفايات هذا على النحو التالي:

• المواد الخام لمحطات الطاقة الحرارية ومحطات التوليد المشترك ؛
• استبدال الغاز الطبيعي في المواقد والشعلات والغلايات.

تتمثل نقاط القوة في هذا النوع من الوقود في قابلية التجديد وتوفر المواد الخام للمعالجة خاصة في القرى. هذا النوع من الوقود له عيوب عديدة ، مثل:

• الانبعاثات من الاحتراق ؛
• تكنولوجيا الإنتاج غير الكاملة ؛
• سعر الجهاز لخلق الغاز الحيوي.

يعتمد تكوين وكمية الغاز الحيوي الناتج من النفايات على الركيزة. يتم الحصول على معظم الغازات باستخدام الدهون والحبوب والغليسرين الصناعي والعشب الطازج والسيلاج ، إلخ.عادة ، يتم إضافة خليط من النفايات الحيوانية والنباتية إلى الخزان ، والتي يتم إضافة بعض الماء إليها. في الصيف ، يوصى بزيادة رطوبة الكتلة إلى 94-96٪ ، وفي الشتاء ، 88-90٪ من الرطوبة كافية. يجب تسخين المياه الموردة لخزان النفايات إلى 35-40 درجة ، وإلا سيتم إبطاء عمليات التحلل. للحفاظ على الحرارة ، يتم تركيب طبقة من المواد العازلة على السطح الخارجي للخزان.

استخدام الوقود الحيوي (الغاز الحيوي)

يعتمد عمل المضخة الحرارية على مبدأ كارنو العكسي. هذا جهاز كبير نوعًا ما ومعقد إلى حد ما يجمع طاقة حرارية منخفضة الإمكانات للبيئة ويحولها إلى طاقة ذات إمكانات عالية. في معظم الأحيان ، يتم استخدام المضخات الحرارية لتدفئة الغرف. يتكون الجهاز من:

• دائرة خارجية مع سائل التبريد ؛
• الدائرة الداخلية مع المبرد.
• المبخر؛
• ضاغط؛
• مكثف.

يستخدم النظام أيضًا الفريون. يمكن للدائرة الخارجية لمضخة الحرارة امتصاص الطاقة من بيئات مختلفة: الأرض والماء والهواء. تعتمد تكاليف اليد العاملة على إنشائها على نوع المضخة وتكوينها. أصعبها ترتيب مضخة من نوع "المياه الجوفية" ، حيث يقع الكفاف الخارجي أفقياً في سمك التربة ، لأنه يتطلب حفرًا واسع النطاق. إذا كانت هناك بركة بالقرب من المنزل ، فمن المنطقي عمل مضخة حرارية من الماء إلى الماء. في هذه الحالة ، يتم إنزال الدائرة الخارجية ببساطة في البركة.

لا تعتمد كفاءة المضخة الحرارية إلى حد كبير على مدى ارتفاع درجة حرارة الوسط ، ولكن على ثباتها. يمكن لمضخة حرارية مصممة ومثبتة بشكل صحيح أن توفر للمنزل حرارة كافية في الشتاء ، حتى في درجات حرارة منخفضة جدًا من الماء أو الأرض أو الهواء. في الصيف ، يمكن أن تعمل المضخات الحرارية كمكيف للهواء ، لتبريد المنزل.

تشمل مزايا هذه التركيبات ما يلي:

• كفاءة الطاقة ؛
• السلامة من الحرائق؛
• تعدد الوظائف.
• عملية طويلة حتى الإصلاح الأول.

نقاط الضعف في مثل هذا النظام هي:

• ارتفاع السعر الأولي مقارنة بطرق أخرى لتدفئة المبنى ؛
• متطلبات حالة شبكة إمدادات الطاقة ؛
• أكثر ضجيجًا من غلاية الغاز الكلاسيكية ؛
• الحاجة للحفر.

فيديو: كيف تعمل المضخات الحرارية

مقالات ذات صلة:

• التدفئة المنزلية الحرارية الأرضية: تصنيف طرق الجهاز
• المضخة الحرارية: أنواع التصاميم وجهاز مستقل

كما ترون ، من أجل تزويد منزلك بالحرارة والكهرباء ، يمكنك استخدام الطاقة الشمسية والرياح والمياه. كل طريقة لها مزاياه وعيوبه. ومع ذلك ، من جميع الخيارات الموجودة ، يمكنك استخدام الطريقة ، والتي ستكون غير مكلفة وفعالة.

تم تحديث المادة 01/30/2018