Что такое альтернативные источники энергии и как на них можно заработать

Погоду и климат на Земле как и все формы жизни определяет солнечная энергия поступающая от Солнца и обеспечивая энергетический баланс.

Энергетический баланс Земли достигается тем, что если входящее и исходящее излучения равны, то климат находится в равновесии.

Этот баланс достигается или не достигается в зависимости от того как солнечная энергия взаимодействует на нашей планете с объектами посредством таких явлений, как рассеяние, отражение, поглощение и преобразование из одной формы в другую. Солнечную энергию можно хранить, транспортировать в различных формах или преобразовывать между различными видами. В целом, то, как действуют ресурсы после того, как достигают Земли играет значительную роль в климате.

Потоки солнечной энергии – это энергетические преобразования и движения, которые происходят после того, как они достигли планеты. Эти потоки описывают, как распределяется способность выполнять работу и как они взаимодействуют с объектами, определяя климатические свойства.

Солнечная энергия — общие понятия и принципы

Прежде всего, стоит отметить, что ресурсом для солнечной энергетики служит энергия солнечного света (солнечная энергия). Преобразовать которую можно либо в электрическую или же в тепловую энергию. Делается это при помощи специальных установок.

Исходя из расчётов учёных, можно сделать вывод, что за неделю на поверхность земли с солнца попадает такое количество энергии, которое в несколько раз превышает количество энергии вырабатываемой различными источниками на земле.

Несомненно, солнечная энергетика, это отрасль подающие большие надежды, но всё-таки она имеет две стороны медали.

С плюсами более или мене всё ясно. Это всеобщая доступность и неисчерпаемость ресурса. То к минусам стоит отнести такие аспекты как:

• относительная зависимость от условий погоды и времени суток;
• необходимость использовать аккумуляторы при получении солнечной энергии;
• дороговизна оборудования при эксплуатации;
• перепады температур в сторону повышения на поверхности установок для сбора энергии солнечного света.

Нетрадиционные источники

Среди альтернативных источников энергии выделяют энергию ветра, солнца, а также воды и земли. С их помощью дома наполняют теплом, электричеством, теплой жидкостью.

Среди всех видов альтернативных источников энергии выделяют:

• Солнечная.

• Тепловая.
• Ветра.
• Биомассы.

Энергия солнца

Энергия солнца позволяет получить максимальное количество энергии. Для ее преобразования применяют разнообразные агрегаты и установки:

• Батареи. Их используют, дабы получить электричество.
• Коллекторы. С их помощью в домашних условиях получают горячую воду.

Такие агрегаты отлично функционируют в зимний, летний период. Ведь в нашей стране немалое число ясных дней.

Солнечная батарея

Для ее подготовки применяют фотоэлектрические преобразователи. Конструируют такие элементы из минеральных веществ, которые излучают при нагреве электроны. Иногда для изготовления преобразователей применяют кремний, который отличается монокристаллической структурой.

Подготовить такие батареи, которые можно использовать, как альтернативный источник энергии, можно и собственными силами. Перед тем как приступить к работе, приобретаются кремниевые фотоэлементы. После этого осуществляется сборка. Дабы установка получилась эффективной, выполняются такие действия:

1. Конструирование каркаса. Для этих целей используются планки, уголки из сплава, древесины. На каркас располагают подложку. Если батарея монтируется в оконный проем, то для подготовки подложки применяют органическое прозрачное стекло. При размещении батареи на кровле используют подложку из окрашенной в белый цвет фанеры. Ведь в этом случае солнечная энергетика воспринимается лучше.
2. Для подсоединения отдельных элементов используют алюминиевые проводники, которыми активно используются в такой области, как электроэнергетика. На продажу проводники поступают вместе со специальными пластинами или без них. Если приобретаются проводники без пластинок, то их стоит присоединять собственными силами.
3. Батарею обязательно герметизируют, дабы альтернативная энергетика для дома была получена в полном объеме. Для этих целей применяют пленку соответствующей плотности, а также эпоксидной смолой. Перед тем как проводить процедуру герметизации, удаляют весь воздух. В том случае, если внутри присутствуют воздушные прослойки, то степень производительности батареи снижается.

Потребность в обработке подложки для батареи белым цветом возникает потому, что энергия солнечного света, которая поступает в летнее время, негативно сказывается на состоянии основных элементов. И только белый оттенок предотвращает вероятность перегрева кремниевых преобразователей.

Солнечный коллектор

Такая установка отлично подходит для нагрева воздушной массы, жидкости. Эффективная установка может быть установлена в частном доме собственными силами. При этом собственники заранее определяют, как именно будет использоваться горячая вода. К примеру, подогретая жидкость направляется в систему «теплый пол». При необходимости переработанная солнечная энергия резервируется. К солнечному коллектору можно подводить и отопительное оборудование, иной источник тепла.

Все представленные коллекторы распределены на несколько видов. Дабы подобрать наиболее эффективный, необходимо ознакомиться с ними детальнее.

Преимущества плоских коллекторов:

• Самоочищение конструкций от инея, снега, прочих осадков.
• Уровень производительности в летний период довольно высокий.
• Затраты на конструирование небольшие. При этом можно получить немало энергии дома.

Но при этом уровень тепловых потерь их довольно высокие. Поэтому энергия солнца с их помощью обрабатывается нечасто.

Современные коллекторы вакуумные обладают такими преимуществами:

• Солнечная энергетика воспринимается ими лучше. Ведь между трубками, которые включены в состав, вакуум. Поэтому и численность тепловых потерь минимизируется.
• Высокая работоспособность устройств и в зимний период. С их помощью солнечная энергетика преобразовывается круглосуточно в тепловую. Допускается возможность накапливания в соответствующий резервуар.
• Подогретая с помощью коллекторов вода используется для обогрева и иных целей. Все потому, что жидкость проходит процесс обеззараживания.
• Простота установки. Дабы солнечный генератор без проблем установить, его разделяют на отдельные элементы. В дальнейшем их можно собрать и использовать для дома своими руками.
• Повышенная надежность установки, с помощью которой преобразуется солнечная энергетика, обусловлена тщательным подбором сырья, элементов.

Числа и показатели для излучения энергии солнца

Разберёмся для начала в терминах и основных показателях. Прежде всего, это солнечная постоянная, значение которой равняется 1367 Вт. Как раз такая цифра в соотношении с поступившим количеством энергии попадает на один квадратный метр поверхности нашей планеты. Естественно в виду того, что лучам солнца препятствуют слои атмосферы, проникает несколько меньшее количество энергии. К примеру, в экваториальной зоне оно равняется 1020 Вт. Прибавив к этому частые смены времени дня и ночи, угол падения лучей солнца, можно увидеть, что показатели снижаются ещё как минимум в три раза.

Ни раз, задавая себе вопрос: «откуда берётся солнечная энергия?», учёные разных стран и в разное время пытались ответить на него, применяя различные гипотезы и теории. Но, уже начиная с 19 века, подобный интерес приобрёл иной характер. И на сегодняшний день обозначились более конкретные и чёткие постулаты в отношении солнечных источников энергии. Удалось установить, что в ходе процесса взаимодействия четырёх атомов водорода с последующим переходом в состоянии ядра гелия и происходит это превращение с выделением большого количества энергии.

Рассмотрим для наглядности энергию, выделяемую при формировании одного грамма водорода. Соотнести её можно с энергией полученной при сжигании пятнадцати тонн бензина. Цифры говорят сами за себя.

Что такое «экодом»

В последнее время стало популярным понятие «экодом». Что же это за сооружение такое? Оно построено с учетом всех экологических факторов, влияющих на данное здание.

Такие дома оборудуются светлыми просторными помещениями, большие окна которых выходят на солнечную сторону. Это позволяет напрямую прогревать комнаты солнечной энергией без участия «посредников».

Но это возможно лишь в солнечную погоду, а в ненастье помогут солнечные коллекторы, установленные на крыше дома, которые способны аккумулировать энергию солнца, преображенную в электрическую. Кроме того, эти дома расположены так, что с наветренной стороны не имеют окон, дверей и других проемов. Это позволяет дому экономить тепло, накопленное в помещении. Нередко в таких домах устанавливаются ветряки. Но напомним, что их использование целесообразно лишь в ветреных районах.

Как видите, нет ничего сложного в том, чтобы заполучить альтернативные источники энергии в рамках отдельно взятого дома. Зато вы станете экономить на покупке традиционной энергии и будете обладать энергетической независимостью.

Преобразование солнечной энергии

Само собой после получения подобной энергии от солнца, её требуется перевести в определённое состояние. Происходит это потому, что в настоящее время технологии не способны удовлетворить потребности и нужды людей в потреблении больших количеств солнечной энергии. В виду этих факторов и были изобретены различные солнечные батареи и солнечный коллектор. Применяя первые, можно генерировать и получать электрическую энергию. Если же рассматривать коллекторы, то они предназначены для тепловой энергии.

Рассмотри наиболее востребованные способы преобразования энергии солнечного света:

• фотовольтаика;
• термовоздушная энергетика;
• гелиотермальная энергетика;
• с применением солнечных аэростатных электростанций.

Наибольшее распространение получил метод фотовольтаики. Данный метод состоит в использовании различных фотоэлектрических солнечных панелей. В простонародье получивших название солнечные батареи. При помощи них и происходит то самое преобразование солнечной в электроэнергию. Материалом, который используют при изготовлении подобных панелей, является кремний. Рабочая поверхность с толщиной не более одно милемметра.

Энергия солнечных батарей. Альтернативные источники энергии солнечные элементы

От научно-технического прогресса уже не скрыться, его плоды проникли во все сферы жизни, включая и нетрадиционные источники питания альтернативной энергетики. Энергопотребление мировой экономики непрерывно растет. Рано или поздно мир столкнется с тем, что запасы нефти, газа и угля будут исчерпаны. Чем их заменить? — вопрос уже далеко не праздный. Поиск ответа на него заставляет исследовать альтернативные, экологически чистые и возобновляемые источники энергии. К их числу относят: ветер (ветрогенераторы), солнце (водонагреватели, коллекторы, солнечные батареи), движение вод (приливные и волновые электростанции, мини- и микроводопадные электростанции), подземное тепло (геотермальная энергия: тепловые и электрические станции, грунтовые теплообменники), водород и сероводород (использование энергии, выделяемой при их сгорании), биотопливо (топливо, получаемое из биологического сырья) и другие.

К достоинствам нетрадиционных видов энергии — ветровой, солнечной, и водной относится то, что это постоянно возобновляемый, практически вечный источник энергии.

Да, пока еще промышленные образцы генераторов, преобразовывающих природную энергию в электрический ток с большой выходной мощностью, дороги. Но дороговизна оборудования компенсируется дешевизной получаемой электроэнергии, и наступит момент, когда ветрогенератор и мощный модуль солнечной батареи, окупив себя, будет давать потребителю совершенно бесплатную электроэнергию (если предполагать, что в этом мире вообще существует нечто бесплатное).

Зато ветрогенераторы и солнечные батареи, как экологически чистый источник электрической энергии сокращают выбросы в атмосферу; в 50 странах мира приняты и действуют законы по государственной поддержке развития ветроэнергетики; в России, к сожалению, таких законов нет. И это при том, что свыше половины географической территории РФ не имеет доступа к электросетям и обеспечивается электричеством от дизельных генераторов, что очень дорого. Ветрогенератор можно установить практически в любой местности, следуя определенным рекомендациям.

Кроме промышленной сферы, ветрогенераторы и модули солнечных батарей с успехом можно применить на дачных участках и даже сделать самостоятельно.

С каждым днем люди на планете все больше зависят от разного рода носителей энергии. Один из них, безусловно, солнце. Но что есть такое его лучи?

[adsense_id=»1"]

Весь электромагнитный спектр солнечного излучения, какую бы энергию ни несли отдельные ее участки, представляет излучение физических тел. Основные источники света — атомы — никогда не испускают его непрерывно. Напротив, их излучение носит прерывистый, дискретный характер, ибо все атомы генерируют свет только в виде отдельных квантов электромагнитного поля — фотонов. Однако уже в простом опыте по разложению белого света с помощью призмы обнаруживается удивительный красочный порядок, который наглядно демонстрирует не только энергетический, но и явно семиотический (знаковый) характер спектра. Примерно такой же по многогранности спектр представляют собой и солнечные лучи, воздействующие на кремний (заложенный в основе) фотоэлементов, соединенных в батареи.

Современный мир уже невозможно представить без электричества, и аккумулирующих его устройств, в частности — солнечных батарей, а, следовательно, чтобы идти в ногу со временем, людям нужно применять новые нетрадиционные методы энергоснабжения, хотя бы для того, чтобы наш жизнь в быту и на природе стала более комфортной.

К слову, цены на солнечные батареи упали (за последние 20 лет) в 30-40 раз… Более того, они продолжают снижаться, что делает их использование весьма перспективным.

Сегодня можно самостоятельно собрать устройство для альтернативного обеспечения солнечной энергией, состоящее непосредственно из солнечной батареи (солнечных элементов, соединенных в батарею), аккумулятора и устройства преобразователя (инвертора) тока — с постоянного в переменный; таким образом иметь дома источник альтернативного питания с сетевым напряжением 220 В. На рис. 1.1 представлена блок-схема устройства источника питания от солнечной батареи Согласно представленной иллюстрации полезная мощность (и ее смысл) для потребителя зависит от мощности каждого элемента устройства.

Главным ценообразующим фактором солнечной батареи и ее отдельных элементов также является полезная мощность (напряжение и выходной ток).

К примеру, сегодня стоимость готовой солнечной батареи типа ТСМ-180 (12) с номинальным напряжением 12 В и полезной мощностью 180 Вт составит 27…2Э тыс. рублей. Для обеспечения работы одного современного электрочайника потребовалось бы около 2 кВт, то есть не менее 11 подобных батарей, поэтому, кроме источников питания на основе солнечных батарей, сегодня активно применяются и другие альтернативные источники, к примеру, преобразующие кинетическую энергию ветра в электрический ток — ветрогенераторы — о которых речь пойдет в главе 2.

Солнечные батареи мощностью 1 кВт, сегодня имеет цену порядка 180 тысяч руб.

Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется до 0,33 литров дизельного топлива. При стоимости топлива 18 руб./литр затраты на топливо составят примерно 6 руб./кВт/час. Приобрести такой генератор с размером, сопоставимым с системным блоком ПК, можно за 15 ООО руб. Выводы делайте сами.

Большинство солнечных элементов производятся из дорогостоящего кремния. Как следствие, высокая стоимость электроэнергии, производимой солнечными батареями. Однако, возможно все может измениться в будущем. Предполагается, что через 10 лет — энергоресурсы, добытые с помощью солнца, будут продаваться по цене на 50 % ниже добываемой при помощи угля, природного газа и ядерного топлива.

В течение года солнечные батареи теряют до 1,5% своей первоначальной мощности из-за старения кремния. Если прй изготовлении солнечной батареи был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев, или даже лет. Именно поэтому не стоит покупать «дешевые» солнечные батареи, потому что они в результате могут оказаться очень дорогостоящими (скупой платит дважды и трижды). Тем не менее, мнений и соображений противников и сторонников солнечных батарей очень много, и пожалуй, единственное в чем все противоборствующие стороны солидарны, так это в том, что использование солнечной энергии для альтернативных источников питания устройств весьма оправдано и очень перспективно.[a[adsense_id=»1"]p>

Учитывая относительно небольшую выходную мощность, источник на основе лишь одной солнечной батареи нельзя назвать удовлетворительным. Поэтому, те потребители, кто обладает серьезным финансовым ресурсом, соединяют солнечные батареи в модули, дополняют их устройствами контроля заряда аккумуляторов, мощными преобразователями энергии и в таком виде система может уже обеспечивать бесперебойное энергоснабжение дома (коттеджа), хотя окончательная стоимость соизмерима с несколькими сотнями тысяч рублей.

На рис. 1.2 представлен вид солнечного модуля мощного источника питания для дома.

Полагаю, что за источниками альтернативной энергии, безусловно, будущее. Год от года солнечные элементы будут «дешеветь», а их полезная мощность, на радость потребителю, повышаться. Сегодня солнечные батареи массово применяются в качестве зарядных устройств небольшой мощности — для сотовых телефонов и другой бытовой техники.

Понравилось это:

Нравится

Похожее

Размещение и типы солнечных панелей

Такие панели можно размещать где угодно. Важно учитывать лишь большое количество солнечного света, которое должно без преград попадать на поверхность солнечной панели. Хорошим вариантом будут солнечные батареи для дома. Говоря попросту, это фото-пластины, которые устанавливаются либо на крыши загородных или многоквартирных домов.

Так же успешно применяются тонкоплёночные панели для преобразования солнечных лучей. Их разительным отличаем, является толщина, это даёт возможность размещать подобные панели практически в любом месте. Но коэффициент полезного действия у них на порядок ниже, чем у фото-пластин. Поэтому использование тонкоплёночных панелей будет целесообразно исключительно при небольшой поверхности для установки, например на балконе обычного многоэтажного дома или на крышке портативного компьютера.

Солнечная автономная система

Основным источником энергии данной системы является солнечная батарея. Применять этот источник энергоснабжения стоит в местах, где преобладают солнечные дни. К сожалению, солнечные батареи дорогостоящее удовольствие, так как одной батарею недостаточно, чтобы система работала. Помимо солнечной батареи вам понадобятся: инвертор и литиевый аккумулятор. Комплект для обеспечения мощности в 5 кВт. будет стоить более 600 тыс. рублей. При чем эта мощность будет зависеть от времени года.

В качестве наглядности, можно посмотреть диаграмму, выдаваемой суточной мощности солнечной электростанции 4 кВт. Достоинством такой системы является возможность зарядки аккумуляторов в то время, когда есть центральное электроснабжение. Если вы предполагаете использовать солнечные элементы для энергоснабжения собственного дома, подумайте об этом при проектировании крыши, так как понадобится достаточно большая площадь для их установки. Для этого примера понадобится установить 12 элементов. Площадь одного элемента 1,6 кв.м. Стоит обратить внимание на оборудование помещения, где будут установлены аккумуляторы, системой принудительной вентиляции, так как пары электролита, образующиеся в результате работы аккумуляторов, необходимо удалять из помещения.

Преобразование солнечной энергии в электроэнергию

Преобразование солнечной энергии в термовоздушной энергии происходит постепенно. Первый этап — это преобразование в энергию потока воздуха. Далее он направляется в турбогенератор.

Так же часто применяются аэростатные солнечные электростанции. Здесь генерирование пара воды происходит внутри самого аэростатного баллона.

Подобный эффект доступен для достижения посредством нагревания поверхности аэростата от солнечного света. На поверхность которого нанесено специальное покрытие обладающее селективно-поглощающим свойством. Основным преимуществом подобного способа является концентрация довольно внушительно объёма пара. Это позволяет работать станции в те моменты, когда по разным причинам генерация солнечной энергии не возможна. В ночное время или же когда не позволяют погодные условия.

Рассматривая принцип геотермальной энергии, нужно сразу отметить, что сам процесс так же крайне незамысловат. При попадании солнечных лучей на поверхность установки, происходит нагрев с дальнейшей фокусировкой и преображением принятого тепла в энергию.

Для понимания, приводим наиболее наглядный пример. Вода нагревается, а затем её можно подавать либо в отопительные батареи различных зданий, канализацию. Такой метод позволяет существенно снизить затраты газа и электроэнергии на подобные нужды. А в более крупных промышленных масштабах такой алгоритм уместен для получения электрической энергии, которую дают внушительные тепловые машины.

Сферы применения солнечной энергетики

Спектр применения энергии солнца крайне широк. Уже сейчас её используют на заводах, при строительстве, успешно применяют в химической промышленности, реализуют проекты отопительных установок воды для зданий и это лишь не многие примеры. Многие считаю, что применение солнечной энергетики — это процесс сравнительно недавний. Но, уже начиная с 1955 года, эти методы успешно применялись в строительстве автомобилей. Тогда и был выпущен первый прародитель нынешних электрокаров, которые успешно производят такие авто-гиганты как Honda, Toyota, Mitsubishi и другие.

Уже сегодня по всему миру в обиход входят установки при помощи, которых можно нагревать воду дома, готовить пищу и освещать жилые помещения. Ярким примером могут служить солнечные печи, состоящие из фольгированного картона, которые по инициативе ООН были предоставлены беженцам в разных странах переживающих сложную политическую обстановку. А на территории Узбекистана, например находится крупнейшая печь, успешно используемая при плавке различных металлов и термической обработке, но это уже совсем иные масштабы в отличие от бытовых.

Самыми необычными примерами где использовалась энергия, полученная от солнца являются:

• Футляр с фотоэлементом для телефона, который одновременно является и зарядкой;
• Сумка для похода (рюкзак), на задней стороне которой прикреплена солнечная панель, при помощи неё можно зарядить планшет, телефон, да и вообще любое устройство средних размеров;
• Одежда с применением специального материала, который генерирует энергию от солнечного света, а затем при помощи специальных устройств направляет её в подключенные устройства.