Energia solară ca sursă alternativă de energie: tipuri și caracteristici ale sistemelor solare

Istoria dezvoltării energiei solare

Ei au încercat să „îmblânzească” soarele pe vremea lui Arhimede. Până în ziua de azi, legenda arderii navelor cu ajutorul unei oglinzi uriașe a supraviețuit - locuitorii din Siracuza au îndreptat un fascicul concentrat asupra flotei inamice.

În istoria dezvoltării energiei solare, există fapte despre utilizarea energiei solare:

• pentru încălzirea palatelor de piatră;
• evaporarea apei de mare pentru a produce sare.

Încălzitoarele de apă s-au îmbunătățit când Lavoisier a folosit o lentilă pentru a concentra razele infraroșii. Așa se topea fierul. Mai târziu, francezii au început să folosească apă încălzită până la o stare de abur pentru acționarea mecanică a echipamentelor de imprimare. Oamenii de știință au început să vorbească despre perspectivele energiei solare după crearea semiconductorilor. Pe baza lor au fost create primele fotocelule.

Dezvoltarea surselor netradiționale

Sursele de energie netradiționale includ:

• energia solară;
• energie eoliana;
• geotermal;
• energia mareelor ​​și valurilor mării;
• biomasă;
• energie cu potențial scăzut a mediului.

Dezvoltarea lor pare posibilă datorită distribuției omniprezente a majorității speciilor; se poate remarca, de asemenea, compatibilitatea lor cu mediul și absența costurilor de operare pentru componenta de combustibil.

Cu toate acestea, există unele calități negative care împiedică utilizarea lor la scară industrială. Aceasta este o densitate scăzută a fluxului, ceea ce obligă la utilizarea instalațiilor de „interceptare” a unei suprafețe mari, precum și variabilitatea în timp.

Toate acestea conduc la faptul că astfel de dispozitive au un consum mare de material, ceea ce înseamnă că și investițiile de capital cresc. Ei bine, procesul de obținere a energiei datorită unui element de aleatoriu asociat condițiilor meteorologice provoacă multe probleme.

Cealaltă problemă cea mai importantă este „depozitarea” acestei materii prime energetice, întrucât tehnologiile existente de stocare a energiei electrice nu permit ca acest lucru să se facă în cantități mari. Cu toate acestea, în condiții casnice, sursele alternative de energie pentru casă devin din ce în ce mai populare, așa că haideți să facem cunoștință cu principalele centrale electrice care pot fi instalate în proprietate privată.

energie geotermală

Tipuri neexplorate de surse alternative de energie pândesc în intestinele globului. Omenirea cunoaște puterea și amploarea manifestărilor naturale. Puterea erupției unui vulcan este incomparabilă cu oricare dintre centralele electrice create de om.

Din păcate, oamenii încă nu știu să folosească această energie gigantică pentru bine, dar căldura naturală a Pământului sau energia geotermală atrage atenția oamenilor de știință, fiind o resursă inepuizabilă.

Se știe că planeta noastră radiază anual o cantitate enormă de căldură internă, care este compensată de dezintegrarea radioactivă a izotopilor din scoarța globului. Există două tipuri de surse de energie geotermală.

Piscine subterane

Acestea sunt piscine naturale cu apa calda sau amestec abur-apa - surse hidrotermale sau abur-termale. Resurse din aceste surse sunt extrase prin foraje, apoi energia este folosită pentru nevoile omenirii.

Stânci

Căldura de la rocile fierbinți poate fi folosită pentru a încălzi apa. Pentru a face acest lucru, este pompat în orizonturi pentru a fi utilizat în continuare în scopuri energetice.

Unul dintre dezavantajele acestui tip de energie este concentrația sa slabă.Totuși, în condițiile în care, la scufundări la fiecare 100 de metri, temperatura crește cu 30-40 de grade, se poate asigura utilizarea sa economică.

Tehnologia de utilizare a acestei energii în „zone geotermale” promițătoare are avantaje clare:

• rezerve inepuizabile;
• curățenie ecologică;
• absenţa unor costuri mari pentru dezvoltarea surselor.

Dezvoltarea în continuare a civilizației este imposibilă fără introducerea de noi tehnologii în domeniul energiei. Pe această cale există sarcini insolubile pe care omenirea nu le-a rezolvat încă.

Cu toate acestea, dezvoltarea acestei direcții joacă un rol important, iar astăzi există deja echipamente care pot economisi semnificativ resursele, sursele de energie tradiționale și alternative sunt o alternativă excelentă la acestea. Pentru a implementa astfel de idei necesită răbdare, mâini pricepute, precum și unele abilități și cunoștințe.

Proiectarea unui sistem de incalzire pe colectoare

În primul rând, ne vom ocupa în detaliu de diferențele de structură și funcționare a bateriilor și colectoarelor.

Panoul este format din mai multe celule solare interconectate pe un cadru realizat din materiale energetice neconductoare.

Convertoarele fotovoltaice sunt structuri destul de complexe, care sunt un fel de sandwich de plăci cu caracteristici și scopuri diferite.

Pe lângă modulele solare și elementele de fixare speciale, sistemul constă din următoarele elemente:

• baterii, pentru stocarea energiei;
• un controler care va monitoriza gradul de încărcare a bateriei;
• invertor - pentru a converti curentul continuu în curent alternativ.

Colectorii sunt de două tipuri: vid și plat.

Colectorii de vid constau din tuburi goale din sticlă cu tuburi cu diametru mai mic în interior care conțin un absorbant de energie. Tuburile mai mici sunt conectate la lichidul de răcire. În spațiul liber dintre ele se află un vid care reține căldura.

Principiul de funcționare al colectorului solar

Colectoarele plate constau dintr-un cadru și sticlă armată cu un strat fotoabsorbant. Stratul absorbant este conectat la tuburi cu lichidul de răcire.

Ambele sisteme constau dintr-un circuit de schimb de căldură și un acumulator de căldură (rezervor de lichid).

Din rezervor, apa intră în sistemul de încălzire cu ajutorul unei pompe. Pentru a evita pierderile de căldură, rezervorul trebuie să fie bine izolat.

Astfel de instalații ar trebui să fie amplasate pe versantul sudic al acoperișului. Unghiul de înclinare ar trebui să fie de 30-45 de grade. Dacă locația casei sau structura acoperișului nu permite instalarea de panouri solare pe acoperiș, atunci le puteți instala pe cadre speciale armate sau pe rafturi fixate pe perete.

Cantitatea de energie solară eliberată în diferite perioade ale anului variază foarte mult. Valoarea coeficientului de insolație pentru locul de reședință poate fi găsită pe harta activității solare. Cunoscând coeficientul de insolație, puteți calcula numărul de module de care aveți nevoie.

De exemplu, consumați energie 8 kW/h, insolația este în medie de 2 kW/h. Puterea panoului solar - 250 W (0,25 kW). Să facem calculele: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 bucăți - acesta este numărul de panouri de care veți avea nevoie.

Instalații de biogaz

Gazul se formează ca urmare a prelucrării deșeurilor de păsări și animale. Deșeurile reciclate sunt folosite pentru fertilizarea solului din parcelele gospodărești.Procesul se bazează pe o reacție de fermentație care implică bacterii care trăiesc în gunoi de grajd.

Gunoiul de grajd de bovine este considerat a fi cea mai bună sursă de biogaz, deși deșeurile de la păsări sau alte animale sunt, de asemenea, potrivite.

Fermentarea are loc fără acces la oxigen, de aceea este indicat să folosiți recipiente închise, care se mai numesc și bioreactoare. Reacția se activează dacă masa este amestecată periodic, pentru această muncă manuală sau se folosesc diverse dispozitive electromecanice.

De asemenea, va fi necesar să se mențină temperatura în instalație de la 30 la 50 de grade pentru a asigura activitatea bacteriilor mezofile și termofile și participarea lor la reacție.

Constructii de productie

Cea mai simplă instalație de biogaz este un butoi agitat cu capac. Gazul din butoi intră în rezervor printr-un furtun, se face o gaură în capac în acest scop. Acest design oferă gaz la unul sau două arzătoare cu gaz.

Pentru a obține volume mari de gaz, se folosește un buncăr suprateran sau subteran, care este realizat din beton armat. Este recomandabil să împărțiți întregul recipient în mai multe compartimente pentru ca reacția să aibă loc cu o schimbare în timp.

Recipientul nu este complet umplut cu masă, cu aproximativ 20 la sută, restul spațiului servește la acumularea de gaz. Două tuburi sunt conectate la capacul recipientului, unul este condus la consumator, iar celălalt la sigiliul de apă - un recipient umplut cu apă. Acest lucru asigură purificarea și uscarea gazului, gazul de înaltă calitate este furnizat consumatorului.

Este totul atât de neted?

S-ar părea că o astfel de tehnologie pentru alimentarea cu energie a unei case private ar fi trebuit de mult timp să iasă de pe piață prin metodele tradiționale centralizate de furnizare a energiei. De ce nu se întâmplă asta? Există mai multe argumente care mărturisesc că nu sunt în favoarea energiei alternative. Dar semnificația lor este determinată individual - pentru unii proprietari de case de țară, unele neajunsuri sunt relevante, iar altele nu sunt deloc de interes.

Pentru căsuțele mari de țară, eficiența nu prea mare a instalațiilor de energie alternativă poate deveni o problemă. Desigur, sistemele solare locale, pompele de căldură sau instalațiile geotermale nu pot fi comparate nici cu productivitatea celor mai vechi hidrocentrale, termocentrale și cu atât mai mult centrale nucleare.Totuși, acest dezavantaj este adesea minimizat prin instalarea a două sau chiar trei. sisteme, folosind mai multă putere. Consecința acestui lucru poate fi o altă problemă - pentru instalarea lor, va fi necesară o suprafață mai mare, care nu este posibilă alocată în toate proiectele de case.

Pentru a asigura alimentarea neîntreruptă a numărului de aparate electrocasnice și a sistemului de încălzire familiar unei locuințe moderne, este nevoie de multă putere. Prin urmare, proiectul ar trebui să prevadă astfel de surse care pot produce o astfel de energie. Și asta necesită o investiție solidă - cu cât echipamentul este mai puternic, cu atât este mai scump.

În plus, în unele cazuri (de exemplu, atunci când se utilizează energie eoliană), sursa poate să nu garanteze constanța producției de energie. Prin urmare, este necesară echiparea tuturor comunicațiilor cu dispozitive de stocare.De obicei, bateriile și colectoarele sunt instalate în acest scop, ceea ce presupune toate aceleași costuri suplimentare și necesitatea alocarii mai multor metri pătrați în casă.

Principiul de funcționare a unei centrale solare acasă

O centrală solară este un sistem format din panouri, un invertor, o baterie și un controler. Panoul solar transformă energia radiantă în electricitate (după cum am menționat mai sus). Curentul continuu intră în controler, care distribuie curentul către consumatori (de exemplu, un computer sau iluminat). Un invertor convertește curentul continuu în curent alternativ și alimentează majoritatea aparatelor electrocasnice. Bateria stochează energie care poate fi folosită noaptea.

Descriere video

Un bun exemplu de calcule care arată câte panouri sunt necesare pentru a furniza o sursă de alimentare autonomă, vezi acest videoclip:

Cum se folosește energia solară pentru a genera căldură

Sistemele solare sunt folosite pentru încălzirea apei și încălzirea locuinței. Pot asigura caldura (la cererea proprietarului) chiar si atunci cand sezonul de incalzire s-a incheiat, si asigura casa cu apa calda gratuit. Cel mai simplu dispozitiv sunt panourile metalice care sunt instalate pe acoperișul casei. Acumulează energie și apă caldă, care circulă prin conductele ascunse sub ele. Funcționarea tuturor sistemelor solare se bazează pe acest principiu, în ciuda faptului că acestea pot fi diferite structural unul de celălalt.

Colectorii solari constau din:

• rezervor de stocare;
• stație de pompare;
• controlor
• conducte;
• fitinguri.

După tipul de construcție, se disting colectoarele plate și în vid.În primul, fundul este acoperit cu material termoizolant, iar lichidul circulă prin țevi de sticlă. Colectoarele de vid sunt foarte eficiente deoarece pierderile de căldură sunt menținute la minimum. Acest tip de colector oferă nu numai încălzirea solară a unei case private - este convenabil să-l utilizați pentru sistemele de apă caldă și încălzirea piscinelor.

Principiul de funcționare al colectorului solar

Producători populari de panouri solare

Cel mai adesea pe rafturi există produse ale Yingli Green Energy și Suntech Power Co. Panourile HiminSolar (China) sunt de asemenea populare. Panourile lor solare produc energie electrică chiar și pe vreme ploioasă.

Producția de baterii solare a fost stabilită și de un producător autohton. Următoarele companii fac acest lucru:

• Hevel LLC din Novoceboksarsk;
• „Telecom-STV” în Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) din Moscova;
• SA „Uzina Ryazan de dispozitive metalo-ceramice”;
• CJSC „Termotron-zavod” și altele.

Puteți găsi întotdeauna o opțiune potrivită pentru preț. De exemplu, la Moscova pentru panouri solare pentru o casă, costul va varia de la 21.000 la 2.000.000 de ruble. Costul depinde de configurația și puterea dispozitivelor.

Panourile solare nu sunt întotdeauna plate - există o serie de modele care concentrează lumina la un moment dat

Pașii de instalare a bateriei

1. Pentru a instala panourile, este selectat locul cel mai iluminat - cel mai adesea acestea sunt acoperișurile și pereții clădirilor. Pentru ca dispozitivul sa functioneze cat mai eficient, panourile sunt montate la un anumit unghi fata de orizont. Se ia în considerare și nivelul de întuneric al teritoriului: obiectele din jur care pot crea o umbră (cladiri, copaci etc.)
2. Panourile sunt instalate folosind sisteme speciale de fixare.
3. Apoi modulele sunt conectate la baterie, controler și invertor, iar întregul sistem este reglat.

Pentru instalarea sistemului, se dezvoltă întotdeauna un proiect personal, care ia în considerare toate caracteristicile situației: cum va fi efectuată instalarea panouri solare pornite acoperișul casei, preț și condiții. În funcție de tipul și domeniul de activitate, toate proiectele sunt calculate individual. Clientul acceptă lucrarea și primește o garanție pentru aceasta.

Instalarea panourilor solare trebuie efectuată de profesioniști și cu respectarea măsurilor de siguranță.

Ca rezultat - perspectivele dezvoltării tehnologiilor solare

Dacă pe Pământ cea mai eficientă funcționare a panourilor solare este împiedicată de aer, care într-o anumită măsură împrăștie radiația Soarelui, atunci în spațiu nu există o astfel de problemă. Oamenii de știință dezvoltă proiecte pentru sateliți giganți cu panouri solare care vor funcționa 24 de ore pe zi. Din ele, energia va fi transmisă la dispozitivele de recepție la sol. Dar aceasta este o chestiune de viitor, iar pentru bateriile existente, eforturile sunt îndreptate către îmbunătățirea eficienței energetice și reducerea dimensiunii dispozitivelor.

energie geotermală

Tipuri neexplorate de surse alternative de energie pândesc în intestinele globului. Omenirea cunoaște puterea și amploarea manifestărilor naturale. Puterea erupției unui vulcan este incomparabilă cu oricare dintre centralele electrice create de om.

Din păcate, oamenii încă nu știu să folosească această energie gigantică pentru bine, dar căldura naturală a Pământului sau energia geotermală atrage atenția oamenilor de știință, fiind o resursă inepuizabilă.

Se știe că planeta noastră radiază anual o cantitate enormă de căldură internă, care este compensată de dezintegrarea radioactivă a izotopilor din scoarța globului. Există două tipuri de surse de energie geotermală.

Piscine subterane

Acestea sunt piscine naturale cu apa calda sau amestec abur-apa - surse hidrotermale sau abur-termale. Resurse din aceste surse sunt extrase prin foraje, apoi energia este folosită pentru nevoile omenirii.

Stânci

Căldura de la rocile fierbinți poate fi folosită pentru a încălzi apa. Pentru a face acest lucru, este pompat în orizonturi pentru a fi utilizat în continuare în scopuri energetice.

Unul dintre dezavantajele acestui tip de energie este concentrația sa slabă. Totuși, în condițiile în care, la scufundări la fiecare 100 de metri, temperatura crește cu 30-40 de grade, se poate asigura utilizarea sa economică.

Tehnologia de utilizare a acestei energii în „zone geotermale” promițătoare are avantaje clare:

• rezerve inepuizabile;
• curățenie ecologică;
• absenţa unor costuri mari pentru dezvoltarea surselor.

Dezvoltarea în continuare a civilizației este imposibilă fără introducerea de noi tehnologii în domeniul energiei. Pe această cale există sarcini insolubile pe care omenirea nu le-a rezolvat încă.

Cu toate acestea, dezvoltarea acestei direcții joacă un rol important, iar astăzi există deja echipamente care pot economisi semnificativ resursele, sursele de energie tradiționale și alternative sunt o alternativă excelentă la acestea. Pentru a implementa astfel de idei necesită răbdare, mâini pricepute, precum și unele abilități și cunoștințe.

Tipuri de energie alternativă

În funcție de sursa de energie, care, ca urmare a transformării, permite unei persoane să primească energie electrică și termică utilizată în viața de zi cu zi, energia alternativă este clasificată în mai multe tipuri care determină metodele de generare a acesteia și tipurile de instalații care deservesc pt. acest.

Energia soarelui

Energia solară se bazează pe conversia energiei solare, care are ca rezultat energie electrică și termică.

Producția de energie electrică se bazează pe procese fizice care au loc în semiconductori sub influența luminii solare, producția de energie termică se bazează pe proprietățile lichidelor și gazelor.

Pentru generarea energiei electrice sunt finalizate centrale solare, la baza cărora se află bateriile solare (panouri) realizate pe baza de cristale de siliciu.

La baza instalațiilor termice se află colectoarele solare, în care energia soarelui este transformată în energie termică a lichidului de răcire.

Puterea unor astfel de instalații depinde de numărul și puterea dispozitivelor individuale care fac parte din stațiile termice și solare.

Energie eoliana

Energia eoliană se bazează pe conversia energiei cinetice a maselor de aer în energie electrică utilizată de consumatori.

Baza turbinelor eoliene este un generator eolian.Generatoarele eoliene diferă în parametrii tehnici, dimensiunile generale și designul: cu o axă de rotație orizontală și verticală, diferite tipuri și numere de pale, precum și locația lor (terren, mare etc. ).

puterea apei

Hidroenergia se bazează pe conversia energiei cinetice a maselor de apă în energie electrică, care este, de asemenea, folosită de om în propriile sale scopuri.

Obiectele de acest tip includ centrale hidroelectrice de diferite capacități instalate pe râuri și alte corpuri de apă. In astfel de instalatii, sub influenta debitului natural al apei, sau prin realizarea unui baraj, apa actioneaza asupra palelor unei turbine care genereaza energie electrica. Hidroturbina este baza hidrocentralelor.

O altă modalitate de a obține energie electrică prin conversia energiei apei este utilizarea energiei mareelor, prin construirea de stații de maree. Funcționarea unor astfel de instalații se bazează pe utilizarea energiei cinetice a apei de mare în timpul mareelor ​​care apar în mări și oceane sub influența obiectelor din sistemul solar.

Căldura pământului

Energia geotermală se bazează pe conversia căldurii radiate de suprafața pământului, atât în ​​locurile în care se degajă ape geotermale (zone periculoase din punct de vedere seismic), cât și în alte regiuni ale planetei noastre.

Pentru utilizarea apelor geotermale se folosesc instalatii speciale prin care caldura interioara a pamantului este transformata in energie termica si electrica.

Folosirea unei pompe de căldură vă permite să obțineți căldură de la suprafața pământului, indiferent de locația acesteia. Lucrarea sa se bazează pe proprietățile lichidelor și gazelor, precum și pe legile termodinamicii.

biocombustibil

Tipurile de biocombustibili diferă prin modul în care sunt obținute, starea lor de agregare (lichid, solid, gazos) și tipurile de utilizare.Indicatorul care unește toate tipurile de biocombustibili este acela că la baza producerii acestora se află produsele ecologice, prin prelucrarea cărora se obține energie electrică și termică.

Tipurile solide de biocombustibili sunt lemnul de foc, brichetele de combustibil sau peleții, cei gazoși sunt biogazul și biohidrogenul, iar cei lichizi sunt bioetanol, biometanol, biobutanol, dimetil eter și biodiesel.

Avantajele și dezavantajele centralelor solare

Avantaje:

• Energia solară este o sursă de energie regenerabilă. În același timp, este disponibil public și gratuit.
• Instalațiile solare sunt destul de sigure de utilizat.
• Astfel de centrale electrice sunt complet autonome.
• Sunt economice și au o perioadă de rambursare rapidă. Principalele costuri apar doar pentru echipamentele necesare și necesită investiții minime în viitor.
• O altă trăsătură distinctivă este stabilitatea în muncă. Practic nu există supratensiuni la astfel de stații.
• Nu sunt capricioase în întreținere și sunt destul de ușor de utilizat.
• De asemenea, pentru echipamentele SPP, este caracteristică o perioadă lungă de funcționare.

Defecte:

• Ca sursă de energie, sistemul solar este foarte sensibil la climă, condițiile meteorologice și ora din zi. O astfel de centrală nu va funcționa eficient și productiv noaptea sau într-o zi înnorată.
• Productivitate mai scăzută în latitudinile cu anotimpuri puternice. Acestea sunt cele mai eficiente în zonele în care numărul de zile însorite pe an este cel mai apropiat de 100%.
• Cost foarte mare și inaccesibil al echipamentelor pentru instalații solare.
• Necesitatea curățării periodice a panourilor și suprafețelor de contaminare.În caz contrar, mai puține radiații sunt absorbite și productivitatea scade.
• O creștere semnificativă a temperaturii aerului în cadrul centralei electrice.
• Necesitatea de a folosi terenul cu o suprafață imensă.
• Alte dificultăți în procesul de eliminare a componentelor instalației, în special a fotocelulelor, după sfârșitul duratei de viață.

Ca în orice domeniu industrial, procesarea și conversia energiei solare are punctele sale forte și punctele slabe.

Este foarte important ca avantajele să acopere dezavantajele, caz în care munca va fi justificată.

Astăzi, majoritatea dezvoltărilor din această industrie vizează optimizarea și îmbunătățirea funcționării și utilizării metodelor existente și dezvoltarea altora noi, mai sigure și mai productive.

Oportunitatea utilizării unui sistem solar

Sistem solar - un complex pentru transformarea energiei radiațiilor solare în energie termică, care este ulterior transferată într-un schimbător de căldură pentru a încălzi lichidul de răcire al unui sistem de încălzire sau de alimentare cu apă.

Eficiența unei instalații solare termice depinde de izolația solară - cantitatea de energie primită pe parcursul unei zile de lumină pe 1 mp de suprafață situată la un unghi de 90 ° față de direcția razelor solare. Valoarea de măsurare a indicatorului este kWh / mp, valoarea parametrului variază în funcție de sezon.

Nivelul mediu de izolație solară pentru o regiune cu climat temperat continental este de 1000-1200 kWh/mp (pe an). Cantitatea de soare este parametrul determinant pentru calcularea performanței unui sistem solar.

Utilizarea unei surse alternative de energie vă permite să încălziți casa, să obțineți apă caldă fără costuri tradiționale de energie - exclusiv prin radiația solară

Instalarea unui sistem de încălzire solară este o întreprindere costisitoare. Pentru ca cheltuielile de capital să se justifice, este necesar un calcul precis al sistemului și aderarea la tehnologia de instalare.

Exemplu. Valoarea medie a izolației solare pentru Tula în mijlocul verii este de 4,67 kV / mp * zi, cu condiția ca panoul de sistem să fie instalat la un unghi de 50 °. Performanța unui colector solar cu o suprafață de 5 mp se calculează astfel: 4,67 * 4 = 18,68 kW de căldură pe zi. Acest volum este suficient pentru a încălzi 500 de litri de apă de la o temperatură de 17°C până la 45°C.

După cum arată practica, atunci când folosesc o instalație solară, proprietarii de cabane în timpul verii pot trece complet de la încălzirea apei electrice sau pe gaz la metoda solară.

Vorbind despre oportunitatea introducerii de noi tehnologii, este important să se țină cont de caracteristicile tehnice ale unui anumit colector solar. Unele încep cu 80W/mp de energie solară, altele încep cu 20W/mp.

Chiar și într-un climat sudic, utilizarea unui sistem de colectare exclusiv pentru încălzire nu va da roade. Dacă instalația este utilizată exclusiv iarna cu lipsă de soare, atunci costul echipamentului nu va fi acoperit nici măcar timp de 15-20 de ani.

Pentru a utiliza cat mai eficient complexul solar, acesta trebuie inclus in sistemul de alimentare cu apa calda. Chiar și iarna, colectorul solar vă va permite să „tai” facturile de energie pentru încălzirea apei cu până la 40-50%.

Potrivit experților, pentru uz casnic, sistemul solar se amortizează în aproximativ 5 ani.Odată cu creșterea prețurilor la energie electrică și gaze, perioada de amortizare a complexului va fi redusă

Pe lângă beneficiile economice, „încălzirea solară” are avantaje suplimentare:

1. Prietenia mediului. Reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Timp de un an, 1 mp de colector solar împiedică intrarea în atmosferă a 350-730 kg de minerit.
2. Estetică. Spatiul unei bai compacte sau al unei bucatarii poate fi economisit de la cazane voluminoase sau la boilerele pe gaz.
3. Durabilitate. Producătorii susțin că dacă se respectă tehnologia de instalare, complexul va dura aproximativ 25-30 de ani. Multe companii oferă o garanție de până la 3 ani.

Argumente împotriva utilizării energiei solare: sezonalitate pronunțată, dependență de vreme și investiție inițială ridicată.

Caracteristicile numerice ale radiației solare

Există un astfel de indicator precum constanta solară. Valoarea sa este de 1367 wați. Aceasta este cantitatea de energie pe 1 mp. Planeta Pământ. Adică cu aproximativ 20-25% mai puțină energie ajunge la suprafața pământului din cauza atmosferei. Prin urmare, valoarea energiei solare pe metru pătrat, de exemplu, la ecuator este de 1020 wați. Și țin cont de schimbarea zilei și a nopții, schimbarea unghiului soarelui deasupra orizontului, această cifră scade de aproximativ 3 ori.

Dar de unde vine această energie? Oamenii de știință au început să se ocupe de această problemă încă din secolul al XIX-lea, iar versiunile au fost complet diferite. Astăzi, ca urmare a unui număr imens de studii, se știe cu încredere că sursa de energie solară este reacția de transformare a 4 atomi de hidrogen într-un nucleu de heliu. Ca rezultat al acestui proces, o cantitate semnificativă de energie este eliberată. De exemplu, energia eliberată în timpul transformării a 1 gr.hidrogenul este comparabil cu energia care este eliberată în timpul arderii a 15 tone de benzină.

Pompe de caldura pentru incalzirea locuintei

Pompele de căldură utilizează toate sursele alternative de energie disponibile. Ei iau căldură din apă, aer, sol. În cantități mici, această căldură există chiar și iarna, așa că pompa de căldură o colectează și o redirecționează către încălzirea casei.

Pompele de căldură folosesc și surse alternative de energie - căldura pământului, apă și aer

Principiul de funcționare

De ce sunt pompele de căldură atât de atractive? Faptul că după ce ai cheltuit 1 kW de energie pentru pomparea acestuia, în cel mai rău caz, vei primi 1,5 kW de căldură, iar cele mai reușite implementări pot da până la 4-6 kW. Și acest lucru nu contrazice în niciun fel legea conservării energiei, deoarece energia este cheltuită nu pentru obținerea căldurii, ci nu pentru pomparea acesteia. Deci fara inconsecvente.

Schema unei pompe de căldură pentru utilizarea surselor alternative de energie

Pompele de căldură au trei circuite de lucru: două externe și sunt interne, precum și un evaporator, un compresor și un condensator. Schema funcționează astfel:

• În circuitul primar circulă un lichid de răcire, care preia căldură din surse cu potențial scăzut. Poate fi coborât în ​​apă, îngropat în pământ sau poate lua căldură din aer. Cea mai mare temperatură atinsă în acest circuit este în jur de 6°C.
• Circuitul intern circulă un mediu de încălzire cu un punct de fierbere foarte scăzut (de obicei 0°C). Când este încălzit, agentul frigorific se evaporă, vaporii intră în compresor, unde sunt comprimați la presiune înaltă. În timpul compresiei, căldura este eliberată, vaporii de agent frigorific sunt încălziți la o temperatură medie de +35°C până la +65°C.
• În condensator, căldura este transferată lichidului de răcire din al treilea circuit - de încălzire. Vaporii de răcire sunt condensați, apoi intră în continuare în evaporator. Și apoi ciclul se repetă.

Circuitul de încălzire se realizează cel mai bine sub forma unei podele calde. Temperaturile sunt cele mai bune pentru asta. Sistemul de radiatoare va necesita prea multe secțiuni, ceea ce este urât și neprofitabil.

Surse alternative de energie termică: de unde și cum să obțineți căldură

Dar cea mai mare dificultate este dispozitivul primului circuit extern, care colectează căldură. Deoarece sursele sunt cu potențial scăzut (există puțină căldură în partea de jos), sunt necesare suprafețe mari pentru a le colecta în cantități suficiente. Există patru tipuri de contururi:

• Inele așezate în conducte de apă cu lichid de răcire. Corpul de apă poate fi orice - un râu, un iaz, un lac. Condiția principală este ca acesta să nu înghețe chiar și în cele mai severe înghețuri. Pompele care pompează căldura din râu funcționează mai eficient; mult mai puțină căldură este transferată în apa stagnată. O astfel de sursă de căldură este cel mai ușor de implementat - aruncați țevi, legați o sarcină. Există doar șanse mari de deteriorare accidentală.

• Câmpuri termice cu conducte îngropate sub adâncimea de îngheț. În acest caz, există un singur dezavantaj - volume mari de lucrări de pământ. Trebuie să îndepărtăm solul pe o suprafață mare și chiar la o adâncime solidă.

• Utilizarea temperaturilor geotermale. Sunt forate un număr de puțuri de mare adâncime, iar circuitele de răcire sunt coborâte în ele. Ceea ce este bun la această opțiune este că necesită puțin spațiu, dar nu peste tot este posibil să se foreze la adâncimi mari, iar serviciile de foraj costă mult. Puteți, totuși, să faceți singur o instalație de foraj, dar munca nu este încă ușoară.

• Extragerea căldurii din aer.Așa funcționează aparatele de aer condiționat cu posibilitatea de încălzire - preiau căldură din aerul „exterior”. Chiar și la temperaturi sub zero, astfel de unități funcționează, deși la un minus nu foarte „profund” - până la -15 ° C. Pentru a face munca mai intensă, puteți folosi căldura de la puțurile de ventilație. Aruncați câteva chingi cu lichid de răcire acolo și pompați căldura de acolo.

Principalul dezavantaj al pompelor de căldură este prețul ridicat al pompei în sine, iar instalarea câmpurilor de colectare a căldurii nu este ieftină. În acest caz, puteți economisi bani făcând singur pompa și, de asemenea, așezând contururile cu propriile mâini, dar suma va rămâne în continuare considerabilă. Avantajul este că încălzirea va fi ieftină și sistemul va funcționa mult timp.

feluri

Astăzi, diverse tipuri de panouri solare câștigă din ce în ce mai multă popularitate. La prima vedere, poate părea că toate modulele solare sunt la fel: un număr mare de celule solare mici individuale sunt interconectate și acoperite cu o peliculă transparentă. Dar, în realitate, toate modulele diferă ca putere, design și dimensiune. Și în acest moment, producătorii au împărțit sistemele solare în două tipuri principale: siliciu și film.

În uz casnic se instalează panouri solare cu fotocelule din silicon. Sunt cele mai populare de pe piață. Dintre care se pot distinge și trei tipuri - acestea sunt policristaline, monocristaline, au fost deja descrise mai detaliat în articol și amorfe, asupra cărora ne vom opri mai detaliat.

Amorfe - sunt realizate și pe bază de siliciu, dar, în plus, au și o structură elastică flexibilă. Dar nu sunt făcute din cristale de siliciu, ci din silan - un alt nume pentru hidrogenul de siliciu. Dintre caracteristicile modulelor amorfe, se poate observa o eficiență excelentă chiar și pe vreme înnorată și capacitatea de a repeta orice suprafață.Dar eficiența este mult mai mică - doar 5%.

Al doilea tip de panouri solare - filmul, este produs pe baza mai multor substanțe.

• Cadmiu - astfel de panouri au fost dezvoltate în anii 70 ai secolului trecut și au fost folosite în spațiu. Dar astăzi cadmiul este folosit și în producția de centrale solare industriale și casnice.
• Module bazate pe semiconductor CIGS - dezvoltate din seleniră de cupru, indiu și sunt panouri de film. Indiul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în fabricarea monitoarelor cu cristale lichide.
• Polimer - folosit și în producția de module de peliculă solară. Grosimea unui panou este de aproximativ 100 nm, dar eficiența rămâne la nivelul de 5%. Dar din plusuri se poate observa că astfel de sisteme au un preț accesibil și nu emit substanțe nocive în atmosferă.

Dar și astăzi sunt pe piață modele portabile mai puțin voluminoase. Sunt special concepute pentru a fi utilizate în timpul activităților în aer liber. Adesea, astfel de panouri solare sunt folosite pentru a reîncărca dispozitive portabile: gadget-uri mici, telefoane mobile, camere și camere video.

Modulele portabile sunt împărțite în patru tipuri.

• Putere redusă - oferiți o încărcare minimă, care este suficientă pentru a reîncărca un telefon mobil.
• Flexibil - poate fi pliat într-o rolă și are o greutate mică, datorită acestui fapt și datorită popularității mari în rândul turiștilor și călătorilor.
• Fixate pe un substrat - au o greutate mult mai mare, aproximativ 7-10 kg și, în consecință, dau mai multă energie. Astfel de module sunt special concepute pentru a fi utilizate în călătoriile cu mașina pe distanțe lungi și pot fi folosite și pentru a furniza energie parțial autonomă unei case de țară.
• Universal - indispensabil pentru drumeții, dispozitivul are mai multe adaptoare pentru încărcarea simultană a diverselor dispozitive, greutatea putând ajunge la 1,5 kg.

Este potrivit pentru o casă obișnuită

• Pentru uz casnic, energia solară este un tip de energie promițător.
• Ca sursă de energie electrică pentru clădirile rezidențiale, se folosesc centrale solare, care sunt produse de întreprinderi industriale din Rusia și din străinătate. Instalațiile sunt eliberate de diferite puteri și un set complet.
• Utilizarea unei pompe de căldură - va asigura o clădire rezidențială cu apă caldă, va încălzi apa din piscină, va încălzi lichidul de răcire în sistemul de încălzire sau aerul din interiorul incintei.
• Colectori solari - pot fi utilizați în sistemele de încălzire și apă caldă a locuințelor. Mai eficienti, in acest caz, colectoarele cu tub vid.