Fuentes de energía alternativas: resumen de tecnología

Incluso los escolares saben que las reservas de petróleo, gas y carbón no son infinitas. Los precios de la energía están en constante aumento, obligando a los contribuyentes a suspirar fuertemente y pensar en aumentar sus propios ingresos. A pesar de los logros de la civilización, fuera de las ciudades hay muchos lugares donde no se suministra gas, y en algunos lugares ni siquiera hay electricidad. En el mismo lugar donde existe tal oportunidad, el costo de instalar el sistema a veces no corresponde al nivel de ingresos de la población. No es sorprendente que la energía alternativa de bricolaje sea de interés hoy tanto para los propietarios de casas de campo grandes y pequeñas como para la gente del pueblo.

Todo el mundo que nos rodea está lleno de energía, que está contenida no solo en las entrañas de la tierra. De vuelta en la escuela, en las lecciones de geografía, aprendimos que es posible utilizar con alta eficiencia la energía del viento, el sol, las mareas, la caída del agua, el núcleo de la Tierra y otros portadores de energía similares en la escala de países y continentes enteros. Sin embargo uso fuentes de energía alternativas Es posible calentar una casa separada.

Tipos de fuentes de energía alternativas

Entre las opciones para las fuentes naturales de suministro privado de energía se debe tener en cuenta:

• paneles solares;
• colectores solares;
• bombas de calor;
• generadores eólicos;
• instalaciones para la absorción de energía del agua;
• plantas de biogás

Con fondos suficientes, puede comprar un modelo listo para usar de uno de estos dispositivos y solicitar su instalación. En respuesta a los deseos de los consumidores, los industriales han dominado durante mucho tiempo la fabricación de paneles solares, bombas de calor, etc. Sin embargo, su costo sigue siendo estable. Dichos dispositivos se pueden hacer solos, ahorrando algo de dinero, pero gastando más tiempo y esfuerzo.

Video: qué energía natural se puede usar

El principio de funcionamiento y el uso de paneles solares en una casa privada.

El fenómeno físico en el que se basa el principio de funcionamiento de esta fuente de energía es el efecto fotoeléctrico. La luz solar, que cae sobre su superficie, libera electrones, lo que crea un exceso de carga dentro del panel. Si le conecta una batería, entonces, gracias al rayo en la cantidad de cargas en el circuito, aparecerá la corriente.

Los diseños capaces de capturar y convertir la energía del sol son numerosos, variados y en constante mejora.Para muchos artesanos populares, mejorar estos diseños útiles se ha convertido en un excelente pasatiempo. En las exposiciones temáticas, tales entusiastas demuestran voluntariamente muchas ideas útiles.

La base célula solar - cristales especiales que capturan energía. En casa, tales elementos no se pueden hacer, deberán comprarse. Los cristales son muy frágiles, deben manejarse con cuidado. Para hacer una batería solar, debes:

1. Haga un marco para paneles solares de un material transparente, como plexiglás.
2. Haga una caja desde una esquina de metal, madera contrachapada, etc.
3. Suelde suavemente los elementos cristalinos en el circuito.
4. Coloque las fotocélulas en el marco.
5. Instalar carcasa.

En general, hay dos tipos de células solares: monocristalinas y policristalinas. Los primeros son más duraderos y tienen una eficiencia de aproximadamente el 13%, mientras que los segundos fallan más rápido, su eficiencia es ligeramente menor, menos del 9%. Sin embargo, las fotocélulas de cristal único funcionan bien solo con un flujo estable de energía solar, en un día nublado su eficiencia se vuelve mucho menor. Pero los elementos policristalinos llevan los caprichos del clima mucho mejor.

La electricidad resultante se puede usar para alimentar electrodomésticos o para calentar una habitación utilizando la tecnología de calefacción por suelo radiante. Pero la energía del sol no solo es adecuada para generar energía eléctrica. Usando energía solar, puedes calentar agua. Sobre esto en la siguiente sección del artículo. Entonces, las ventajas de esta fuente de energía:

• inagotabilidad;
• la ausencia de desperdicio o ruido en el proceso de producción de energía;
• autonomía;
• mantenimiento relativamente barato;
• progresividad;

Las desventajas de esta tecnología son las siguientes:

• el alto costo de los paneles y la puesta en servicio;
• ligera contaminación del planeta con emisiones de la producción;
• baterías costosas;
• baja eficiencia de los paneles y, como consecuencia, la necesidad de una gran cantidad de ellos.

Instrucciones detalladas para la fabricación de paneles solares en nuestro próximo material:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: fabricación de células solares de bricolaje

Las baterías terminadas se colocan, por supuesto, en el lado más soleado del techo. En este caso, debería ser posible ajustar la inclinación del panel. Por ejemplo, durante las nevadas, los paneles deben colocarse casi verticalmente, de lo contrario, una capa de nieve puede interferir con el funcionamiento de la batería o incluso dañarlos.

Diseño y uso de colectores solares.

El colector solar primitivo es una placa metálica negra colocada debajo de una capa delgada de líquido transparente. Como sabes por el curso de física de la escuela, los objetos oscuros se calientan más que los claros. Este fluido se mueve con la ayuda de una bomba, enfría la placa y se calienta al mismo tiempo. El circuito de líquido calentado se puede colocar en un tanque conectado a una fuente de agua fría. Al calentar el agua en el tanque, el fluido del colector se enfría. Y luego regresa. Por lo tanto, este sistema de energía le permite obtener una fuente constante de agua caliente y, en invierno, también radiadores calientes.

Hoy en día, hay 3 tipos de tales dispositivos:

• aire;
• tubular;
• plano.

Aéreo

Los colectores de aire son placas negras cubiertas con vidrio o plástico transparente. Alrededor de estas placas, el aire circula de forma natural o forzada. El aire caliente se usa para calentar habitaciones en la casa o para secar la ropa.

La ventaja es la extrema simplicidad de diseño y bajo costo. El único inconveniente es el uso de circulación forzada de aire. Pero puedes prescindir de él.

Tubular

Los colectores tubulares tienen la forma de varios alineados en una serie de tubos de vidrio recubiertos desde el interior con material absorbente de luz. Están conectados a un colector común y el fluido circula a través de ellos. Dichos colectores tienen 2 formas de transmitir la energía recibida: directa e indirecta. El primer método se usa en invierno. El segundo se aplica durante todo el año. Existe una variación usando tubos de vacío: uno se inserta en el otro y se crea un vacío entre ellos.

Esto los aísla del medio ambiente y retiene mejor el calor recibido. Las ventajas son simplicidad y confiabilidad. Las desventajas incluyen el alto costo de instalación.

Plano

El colector plano es el tipo más común. Fue él quien sirvió de ejemplo para explicar el principio de funcionamiento de estos dispositivos. La ventaja de esta variedad es la simplicidad y el bajo costo en comparación con otros. La desventaja es una pérdida de calor significativa que otros subtipos no sufren.

Para mejorar los sistemas solares existentes, los ingenieros sugirieron usar un tipo de espejo llamado hub. Le permiten elevar la temperatura del agua de 120 a 200 ° C estándar. Esta subespecie de coleccionistas se llama concentración. Esta es una de las opciones más caras, que, por supuesto, es un inconveniente.

Instrucciones completas para la fabricación de la instalación de un colector solar en nuestro próximo artículo:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Usando energía eólica

Si el viento es capaz de conducir enjambres de nubes, ¿por qué no usar su energía para otras cosas útiles? La búsqueda de una respuesta a esta pregunta llevó a los ingenieros a crear un generador eólico. Este dispositivo generalmente consiste en:

• generador;
• Torre alta;
• cuchillas que giran, atrapando el viento;
• baterías
• Sistemas de control electrónico.

El principio de funcionamiento del generador eólico es bastante simple. Las palas, que giran debido a los fuertes vientos, giran los ejes de transmisión (en personas comunes: la caja de cambios). Están conectados a un alternador. La transmisión y el generador están ubicados en una cuna o, de otra manera, en una góndola. Puede tener un mecanismo giratorio. El generador está conectado al control automático y al transformador elevador de voltaje. Después del transformador, el voltaje que ha aumentado su valor se entrega al sistema general de suministro de energía.

Dado que los problemas de la creación de generadores eólicos se han estudiado durante mucho tiempo, existen proyectos de los diseños más diversos de estos dispositivos. Los modelos con un eje de rotación horizontal ocupan un espacio bastante grande, pero los generadores eólicos con un eje de rotación vertical son mucho más compactos. Por supuesto, para la operación efectiva del dispositivo se requiere un viento suficientemente fuerte.

Ventajas:

• falta de emisiones;
• autonomía;
• uso de uno de recursos renovables;

Desventajas

• la necesidad de constancia del viento;
• alto precio inicial;
• ruido de rotación y radiación electromagnética;
• ocupan grandes áreas.

Una guía paso a paso sobre la fabricación de un generador eólico de bricolaje en nuestro sitio web:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

El agua como fuente de energía.

La forma más conocida de utilizar el agua para generar electricidad es, por supuesto, las centrales hidroeléctricas. Pero él no es el único.Todavía hay energía de marea y energía actual. Y ahora en orden.

Una central hidroeléctrica es una presa en la que hay varias compuertas para la descarga controlada de agua. Estas cerraduras están conectadas a las palas de los turbogeneradores. Al fluir bajo presión, el agua gira y genera electricidad.

Desventajas

• inundación de zonas costeras;
• disminución en el número de habitantes de los ríos;
• ruido.

Corrientes de fuerza

Este método de generar energía es similar a un generador eólico, con la única diferencia de que un generador con palas enormes se coloca a través de una gran corriente marina. Tales como la Corriente del Golfo, por ejemplo. Pero es muy costoso y técnicamente difícil. Por lo tanto, todos los proyectos importantes todavía están en papel. Sin embargo, hay proyectos pequeños pero en curso que demuestran las capacidades de este tipo de energía.

Energía de las mareas

El diseño de la planta de energía, que convierte este tipo de energía en electricidad, es una gran presa ubicada en la bahía del mar. Tiene agujeros a través de los cuales el agua ingresa por la espalda. Están conectados por una tubería con generadores eléctricos.

La planta de energía de las mareas funciona de la siguiente manera: durante la marea alta, el nivel del agua aumenta y se crea una presión que puede girar el eje del generador. Al final de la marea, las entradas están cerradas y durante la marea baja, que ocurre después de 6 horas, las salidas se abren y el proceso se repite en la dirección opuesta.

Las ventajas de este método:

• servicio barato;
• cebo para turistas.

Desventajas

• costos de construcción significativos;
• daño a la fauna marina;
• Los errores de diseño pueden causar inundaciones en las ciudades cercanas.

El uso de biogás

Durante el procesamiento anaeróbico de los desechos orgánicos, se libera el llamado biogás. El resultado es una mezcla de gases que consiste en metano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Un generador para la producción de biogás consta de:

• tanque sellado;
• barrena para mezclar residuos orgánicos;
• una tubería para descargar la masa de desechos;
• bocas para llenar desechos y agua;
• un ramal en el que llega el gas recibido.

A menudo, un contenedor para procesar residuos no está dispuesto en la superficie, sino en el grosor del suelo. Para evitar fugas del gas resultante, está completamente sellado. Debe recordarse que en el proceso de extracción de biogás, la presión en el tanque aumenta constantemente, por lo que se requiere que el gas se extraiga regularmente del tanque. Además del biogás, el resultado del procesamiento es un excelente fertilizante orgánico útil para el cultivo de plantas.

Para el dispositivo y las reglas de funcionamiento de tales generador de gas Se imponen mayores requisitos de seguridad, ya que el biogás es peligroso para inhalar y puede explotar. Sin embargo, en varios países del mundo, por ejemplo, en China, este método de generación de energía está bastante extendido.

Este producto de desecho puede usarse como:

• materias primas para centrales térmicas y plantas de cogeneración;
• reemplazo de gas natural en estufas, quemadores y calderas.

Los puntos fuertes de este tipo de combustible son la renovabilidad y la disponibilidad, especialmente en las aldeas, de materias primas para el procesamiento. Este tipo de combustible tiene varias desventajas, tales como:

• emisiones de la combustión;
• tecnología de producción imperfecta;
• El precio del aparato para la creación de biogás.

La composición y la cantidad de biogás obtenido de los residuos depende del sustrato. La mayor parte del gas se obtiene mediante el uso de grasas, granos, glicerina industrial, hierba fresca, ensilaje, etc.Típicamente, se agrega una mezcla de desechos animales y vegetales al tanque, al cual se agrega un poco de agua. En verano, se recomienda aumentar la humedad de la masa al 94-96%, y en invierno, 88-90% de humedad es suficiente. El agua suministrada al tanque de desechos debe calentarse a 35-40 grados; de lo contrario, los procesos de descomposición se ralentizarán. Para mantener el calor, se monta una capa de material aislante en el exterior del tanque.

El uso de biocombustibles (biogás)

La acción de la bomba de calor se basa en el principio inverso de Carnot. Este es un dispositivo bastante grande y complejo que recolecta energía térmica de bajo potencial del ambiente y la convierte en energía con alto potencial. Muy a menudo, las bombas de calor se utilizan para calentar habitaciones. El dispositivo consta de:

• circuito externo con refrigerante;
• circuito interno con refrigerante;
• evaporador;
• compresor;
• condensador.

El sistema también usa freón. El circuito externo de la bomba de calor puede absorber energía de diversos entornos: tierra, agua, aire. Los costos de mano de obra para su creación dependen del tipo de bomba y su configuración. El más difícil de organizar una bomba del tipo "agua subterránea", en el que el contorno exterior se encuentra horizontalmente en el espesor del suelo, ya que requiere una excavación a gran escala. Si hay un estanque cerca de la casa, tiene sentido hacer una bomba de calor de agua a agua. En este caso, el circuito exterior simplemente se baja al estanque.

La eficiencia de la bomba de calor depende no tanto de qué tan alta sea la temperatura del medio, sino de su constancia. Una bomba de calor correctamente diseñada e instalada puede proporcionar a la casa suficiente calor en el invierno, incluso a temperaturas muy bajas de agua, tierra o aire. En el verano, las bombas de calor pueden actuar como un acondicionador de aire, enfriando el hogar.

Las ventajas de estas instalaciones incluyen:

• eficiencia energética;
• seguridad contra incendios;
• multifuncionalidad;
• operación larga hasta la primera revisión.

Las debilidades de dicho sistema son:

• alto precio inicial en comparación con otros métodos de calefacción de un edificio;
• requisito para el estado de la red de suministro de energía;
• más ruidoso que una caldera de gas clásica;
• La necesidad de perforar.

Video: como funcionan las bombas de calor

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• Bomba de calor: tipos de diseños y dispositivos independientes.

Como puede ver, para proporcionar calor y electricidad a su hogar, puede usar energía solar, viento y agua. Cada uno de los métodos tiene sus ventajas y desventajas. Sin embargo, de todas las opciones existentes, puede usar el método, que será económico y efectivo.

Material actualizado 30/01/2018