Alternatieve energiebronnen: technologieoverzicht

Zelfs schoolkinderen weten dat de reserves aan olie, gas en kolen niet oneindig zijn. De energieprijzen stijgen voortdurend, waardoor betalers gedwongen worden zwaar te zuchten en na te denken over het verhogen van hun eigen inkomen. Ondanks de verworvenheden van de beschaving zijn er buiten de steden veel plaatsen waar geen gas wordt geleverd en op sommige plaatsen is er zelfs geen elektriciteit. Op dezelfde plaats waar een dergelijke mogelijkheid bestaat, komen de kosten voor het installeren van het systeem soms soms niet overeen met het inkomensniveau van de bevolking. Het is niet verwonderlijk dat doe-het-zelf alternatieve energie vandaag de dag interessant is voor zowel de eigenaren van grote en kleine landhuizen als voor de stadsbewoners.

De hele wereld om ons heen zit vol energie, die niet alleen in de ingewanden van de aarde zit. Terug op school, tijdens aardrijkskundelessen, leerden we dat het mogelijk is om met hoge efficiëntie de energie van wind, zon, getijden, vallend water, de aardkern en andere soortgelijke energiedragers te gebruiken op de schaal van hele landen en continenten. Maar gebruik alternatieve energiebronnen het is mogelijk om een ​​aparte woning te verwarmen.

Soorten alternatieve energiebronnen

Onder de opties voor natuurlijke bronnen van particuliere energievoorziening moet worden opgemerkt:

• zonnepanelen;
• zonnecollectoren;
• warmtepompen;
• windgeneratoren;
• installaties voor de opname van waterkracht;
• biogasinstallaties.

Met voldoende geld kunt u een kant-en-klaar model van een van deze apparaten kopen en de installatie ervan bestellen. In reactie op de wensen van consumenten, beheersen industriëlen de fabricage van zonnepanelen, warmtepompen enz. Al lang. Hun kosten blijven echter stabiel hoog. Dergelijke apparaten kunnen alleen worden gebruikt, wat geld bespaart, maar meer tijd en moeite kost.

Video: welke natuurlijke energie kan worden gebruikt

Het werkingsprincipe en het gebruik van zonnepanelen in een privéwoning

Het fysische fenomeen waarop het werkingsprincipe van deze energiebron is gebaseerd, is het foto-elektrisch effect. Door zonlicht dat op het oppervlak valt, komen elektronen vrij, wat een overmatige lading in het paneel veroorzaakt. Als je er een batterij op aansluit, zal er dankzij de bliksem in het aantal ladingen in het circuit stroom verschijnen.

Ontwerpen die de energie van de zon kunnen opvangen en omzetten zijn talrijk, gevarieerd en verbeteren voortdurend.Het verbeteren van deze nuttige ontwerpen is voor veel vakmensen een uitstekende hobby geworden. Op thematische tentoonstellingen laten dergelijke enthousiastelingen graag veel nuttige ideeën zien.

De basis Zonnecel - speciale kristallen die energie vastleggen. Thuis is het onmogelijk om dergelijke elementen te maken, ze moeten worden gekocht. De kristallen zijn erg kwetsbaar, ze moeten voorzichtig worden behandeld. Om een ​​zonnebatterij te maken, moet u:

1. Maak een frame voor zonnepanelen van een transparant materiaal, zoals plexiglas.
2. Maak een koffer van een metalen hoek, multiplex, enz.
3. Soldeer de kristallijne elementen voorzichtig in het circuit.
4. Plaats de fotocellen in het frame.
5. Behuizing installeren.

Over het algemeen zijn er twee soorten fotocellen: monokristallijn en polykristallijn. De eerste zijn duurzamer en hebben een efficiëntie van ongeveer 13%, terwijl de laatste sneller falen, hun efficiëntie is iets lager - minder dan 9%. Eenkristal fotocellen werken echter alleen goed met een stabiele stroom van zonne-energie, op een bewolkte dag wordt hun efficiëntie veel lager. Maar polykristallijne elementen dragen de grillen van het weer veel beter over.

De resulterende elektriciteit kan worden gebruikt om huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien of om een ​​kamer te verwarmen met vloerverwarmingstechnologie. Maar de energie van de zon is niet alleen geschikt om elektrische energie op te wekken. Met zonne-energie kun je water verwarmen. Hierover in het volgende gedeelte van het artikel. Dus de voordelen van deze energiebron:

• onuitputtelijkheid;
• de afwezigheid van afval of geluid tijdens het energieproductieproces;
• autonomie;
• relatief goedkoop onderhoud;
• progressiviteit;

De nadelen van deze technologie zijn als volgt:

• de hoge kosten van de panelen zelf en inbedrijfstelling;
• lichte vervuiling van de planeet met uitstoot door productie;
• dure batterijen;
• lage efficiëntie van de panelen, en bijgevolg de behoefte aan een groot aantal ervan.

Gedetailleerde instructies voor de fabricage van zonnepanelen in ons volgende materiaal:https://neo.aquatechn.com/nl/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Video: DIY zonnecelproductie

Afgewerkte batterijen worden natuurlijk aan de zonnigste kant van het dak geplaatst. In dit geval moet het mogelijk zijn om de helling van het paneel aan te passen. Panelen moeten bijvoorbeeld tijdens sneeuwval bijna verticaal worden geplaatst, anders kan een laag sneeuw de werking van de batterij verstoren of zelfs beschadigen.

Ontwerp en gebruik van zonnecollectoren

De primitieve zonnecollector is een zwart metalen plaat onder een dunne laag transparante vloeistof. Zoals je weet van de cursus natuurkunde van de school, worden donkere objecten meer warm dan lichte. Deze vloeistof beweegt met behulp van een pomp, koelt de plaat en warmt tegelijkertijd op. Het verwarmde vloeistofcircuit kan in een tank worden geplaatst die is aangesloten op een bron van koud water. Door het water in de tank te verwarmen, koelt de vloeistof uit de collector af. En dan komt hij terug. Zo kunt u met dit stroomsysteem een ​​constante bron van warm water krijgen, en in de winter ook hete radiatoren.

Tegenwoordig zijn er 3 soorten van dergelijke apparaten:

• lucht;
• buisvormig;
• vlak.

Antenne

Luchtverzamelaars zijn zwarte platen bedekt met glas of transparant plastic. Rondom deze platen circuleert de lucht op natuurlijke of geforceerde wijze. Warme lucht wordt gebruikt om kamers in huis te verwarmen of om kleding te drogen.

Het voordeel is de extreme eenvoud van ontwerp en lage kosten. Het enige nadeel is het gebruik van geforceerde luchtcirculatie. Maar je kunt het zonder doen.

Buisvormig

Buiscollectoren hebben de vorm van meerdere uitgelijnd in een reeks glazen buizen die van binnen zijn bekleed met lichtabsorberend materiaal. Ze zijn aangesloten op een gemeenschappelijke collector en er circuleert vloeistof doorheen. Dergelijke verzamelaars hebben 2 manieren om de ontvangen energie over te dragen: direct en indirect. De eerste methode wordt in de winter gebruikt. De tweede wordt het hele jaar door toegepast. Er is een variatie met vacuümbuizen: de ene wordt in de andere gestoken en er ontstaat een vacuüm.

Dit isoleert ze van de omgeving en houdt de ontvangen warmte beter vast. Voordelen zijn eenvoud en betrouwbaarheid. De nadelen zijn onder meer de hoge installatiekosten.

Vlak

Vlakverzamelaar is het meest voorkomende type. Hij was het die als voorbeeld diende om het werkingsprincipe van deze apparaten uit te leggen. Het voordeel van deze variëteit is eenvoud en goedkoop in vergelijking met andere. Het nadeel is aanzienlijk warmteverlies dan andere subtypes niet lijden.

Om bestaande zonnestelsels te verbeteren, stelden ingenieurs voor om een ​​soort spiegel te gebruiken die een hub wordt genoemd. Hiermee kunt u de temperatuur van water verhogen van standaard 120 tot 200 ° C. Deze ondersoort van verzamelaars wordt concentratie genoemd. Dit is een van de duurste opties, wat natuurlijk een nadeel is.

Volledige instructies voor het vervaardigen van de installatie van een zonnecollector in ons volgende artikel:https://neo.aquatechn.com/nl/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Windenergie gebruiken

Als de wind zwermen wolken kan verdrijven, waarom zou je zijn energie dan niet gebruiken voor andere nuttige dingen? De zoektocht naar een antwoord op deze vraag bracht ingenieurs ertoe een windgenerator te maken. Dit apparaat bestaat meestal uit:

• generator;
• hoge toren;
• bladen die draaien en de wind vangen;
• batterijen
• elektronische controlesystemen.

Het werkingsprincipe van de windgenerator is vrij eenvoudig. De bladen, roterend van harde wind, roteren de transmissieassen (bij gewone mensen - de versnellingsbak). Ze zijn aangesloten op een dynamo. De transmissie en generator bevinden zich in een wieg of, anders gezegd, een gondel. Het kan een draaimechanisme hebben. De generator is aangesloten op de besturingsautomaten en de step-up spanningstransformator. Na de transformator wordt de spanning die zijn waarde heeft verhoogd aan het algemene voedingssysteem gegeven.

Omdat de problemen bij het maken van windgeneratoren al lang worden bestudeerd, zijn er projecten met de meest uiteenlopende ontwerpen van deze apparaten. Modellen met een horizontale rotatieas nemen een vrij grote ruimte in, maar windgeneratoren met een verticale rotatieas zijn veel compacter. Natuurlijk, voor de effectieve werking van het apparaat is een voldoende sterke wind vereist.

Voordelen:

• gebrek aan emissies;
• autonomie;
• gebruik van een van de hernieuwbare bronnen;

Nadelen:

• de noodzaak van constante wind;
• hoge startprijs;
• rotatieruis en elektromagnetische straling;
• bezetten grote gebieden.

Een stapsgewijze handleiding voor het maken van een doe-het-zelf windgenerator op onze website:https://neo.aquatechn.com/nl/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Water als energiebron

De bekendste manier om water te gebruiken om elektriciteit op te wekken, zijn natuurlijk waterkrachtcentrales. Maar hij is niet de enige.Er is nog steeds getijdenenergie en huidige energie. En nu in orde.

Een waterkrachtcentrale is een stuwdam waarin meerdere sluizen staan ​​voor gecontroleerde waterafvoer. Deze sloten zijn verbonden met de schoepen van de turbogeneratoren. Het water stroomt onder druk en spint het, waardoor het elektriciteit opwekt.

Nadelen:

• overstromingen van kustgebieden;
• afname van het aantal inwoners van rivieren;
• lawaai.

Krachtstromen

Deze methode om energie op te wekken is vergelijkbaar met een windgenerator, met het enige verschil dat een generator met enorme bladen over een grote zeestroom wordt geplaatst. Zoals de Golfstroom bijvoorbeeld. Maar het is erg duur en technisch moeilijk. Daarom staan ​​alle grote projecten nog op papier. Desalniettemin zijn er kleine, maar lopende projecten die de mogelijkheden van dit type energie demonstreren.

Getijdenenergie

Het ontwerp van de energiecentrale, die dit soort energie omzet in elektriciteit, is een enorme dam in de zeebaai. Het heeft gaten waardoor water de achterkant binnendringt. Ze zijn verbonden door een pijpleiding met elektrische generatoren.

De getijdencentrale werkt als volgt: bij vloed stijgt het waterpeil en ontstaat er druk waardoor de generatoras kan draaien. Aan het einde van het getij zijn de inlaten gesloten en bij eb, die na 6 uur plaatsvindt, worden de uitlaten geopend en wordt het proces in omgekeerde richting herhaald.

De voordelen van deze methode:

• goedkope service;
• aas voor toeristen.

Nadelen:

• aanzienlijke bouwkosten;
• schade aan de mariene fauna;
• ontwerpfouten kunnen overstromingen van nabijgelegen steden veroorzaken.

Het gebruik van biogas

Bij anaerobe verwerking van organisch afval komt het zogenaamde biogas vrij. Het resultaat is een mengsel van gassen bestaande uit methaan, kooldioxide en waterstofsulfide. De generator voor biogasproductie bestaat uit:

• verzegelde tank;
• vijzel voor het mengen van organisch afval;
• een pijp voor het lossen van de afvalmassa van afval;
• vulstoffen voor het vullen van afval en water;
• een aftakleiding waarop het ontvangen gas terechtkomt.

Vaak wordt een container voor het verwerken van afval niet op het oppervlak geplaatst, maar in de dikte van de grond. Om lekkage van het resulterende gas te voorkomen, is het volledig afgedicht. Er moet aan worden herinnerd dat tijdens het proces van biogaswinning de druk in de tank constant stijgt, dus het gas moet regelmatig uit de tank worden gehaald. Naast biogas is het resultaat van verwerking een uitstekende organische meststof die nuttig is voor het kweken van planten.

Om het apparaat en de bedieningsregels daarvan gas generator er worden strengere veiligheidseisen gesteld, aangezien biogas gevaarlijk is om in te ademen en kan exploderen. In sommige landen van de wereld, bijvoorbeeld in China, is deze methode om energie op te wekken vrij wijdverbreid.

Dit afvalproduct kan worden gebruikt als:

• grondstoffen voor thermische centrales en warmtekrachtcentrales;
• vervanging van aardgas in kachels, branders en ketels.

De sterke punten van dit type brandstof zijn hernieuwbaarheid en beschikbaarheid, vooral in dorpen, van grondstoffen voor verwerking. Dit type brandstof heeft verschillende nadelen, zoals:

• emissies door verbranding;
• imperfecte productietechnologie;
• de prijs van het apparaat voor het maken van biogas.

De samenstelling en hoeveelheid uit afval verkregen biogas is afhankelijk van de ondergrond. Het meeste gas wordt verkregen met vet, graan, industriële glycerine, vers gras, kuilvoer, etc.Meestal wordt een mengsel van dierlijk en plantaardig afval aan de tank toegevoegd, waaraan wat water wordt toegevoegd. In de zomer wordt aanbevolen om de vochtigheid van de massa te verhogen tot 94-96% en in de winter is 88-90% vocht voldoende. Het water dat naar de afvaltank wordt gevoerd, moet worden verwarmd tot 35-40 graden, anders wordt het afbraakproces vertraagd. Om de warmte vast te houden is aan de buitenzijde van de tank een laag isolatiemateriaal aangebracht.

Het gebruik van biobrandstoffen (biogas)

De werking van de warmtepomp is gebaseerd op het omgekeerde Carnot-principe. Dit is een vrij groot en vrij complex apparaat dat thermische energie met een laag potentieel van de omgeving verzamelt en omzet in energie met een hoog potentieel. Meestal worden warmtepompen gebruikt om kamers te verwarmen. Het apparaat bestaat uit:

• extern circuit met koelmiddel;
• intern circuit met koelmiddel;
• verdamper;
• compressor;
• condensator.

Het systeem maakt ook gebruik van freon. Het externe circuit van de warmtepomp kan energie uit verschillende omgevingen opnemen: aarde, water, lucht. Arbeidskosten voor het maken ervan zijn afhankelijk van het type pomp en de configuratie. De moeilijkst aan te brengen pomp van het type "grondwater", waarbij de buitencontour zich horizontaal in de dikte van de grond bevindt, omdat hiervoor een grootschalige ontgraving nodig is. Als er een vijver in de buurt van het huis is, is het logisch om een ​​water-naar-water-warmtepomp te maken. In dit geval wordt het buitenste circuit eenvoudig in de vijver neergelaten.

Het rendement van de warmtepomp hangt niet zozeer af van hoe hoog de temperatuur van het medium is, maar van de constantheid. Een goed ontworpen en geïnstalleerde warmtepomp kan het huis in de winter van voldoende warmte voorzien, zelfs bij zeer lage temperaturen van water, land of lucht. In de zomer kunnen warmtepompen als airconditioning fungeren en het huis koelen.

De voordelen van deze installaties zijn onder meer:

• energie-efficiëntie;
• brandveiligheid;
• multifunctionaliteit;
• lange werking tot de eerste revisie.

De zwakke punten van zo'n systeem zijn:

• hoge startprijs in vergelijking met andere verwarmingsmethoden van een gebouw;
• vereiste voor de toestand van het voedingsnetwerk;
• luidruchtiger dan een klassieke gasketel;
• de noodzaak om te boren.

Video: hoe warmtepompen werken

Gerelateerde artikelen:

• Geothermische huisverwarming: classificatie van apparaatmethoden
• Warmtepomp: soorten ontwerpen en onafhankelijk apparaat

Zoals u kunt zien, kunt u, om uw huis van warmte en elektriciteit te voorzien, gebruikmaken van zonne-energie, wind en water. Elk van de methoden heeft zijn voor- en nadelen. Desalniettemin kunt u van alle bestaande opties gebruik maken van de methode, die zowel goedkoop als effectief zal zijn.

Materiaal bijgewerkt 30/01/2018