Sončna energija kot alternativni vir energije: vrste in značilnosti solarnih sistemov

Zgodovina razvoja sončne energije

Sonce so poskušali "ukrotiti" že v Arhimedovih dneh. Do danes se je ohranila legenda o gorenju ladij s pomočjo ogromnega ogledala - prebivalci Sirakuze so usmerjeni žarek usmerili na sovražno floto.

V zgodovini razvoja sončne energije obstajajo dejstva o uporabi sončne energije:

• za ogrevanje kamnitih palač;
• izhlapevanje morske vode za proizvodnjo soli.

Grelniki vode so se izboljšali, ko je Lavoisier uporabil lečo za koncentracijo infrardečih žarkov. Tako so talili železo. Kasneje so Francozi začeli uporabljati vodo, segreto do pare, za mehanski pogon tiskarske opreme. Znanstveniki so začeli govoriti o možnostih sončne energije po nastanku polprevodnikov. Na njihovi podlagi so nastale prve fotocelice.

Razvoj netradicionalnih virov

Netradicionalni viri energije vključujejo:

• sončna energija;
• vetrna energija;
• geotermalni;
• energija morskih plimovanja in valov;
• biomasa;
• nizkopotencialna energija okolja.

Njihov razvoj se zdi možen zaradi vseprisotne razširjenosti večine vrst, opaziti je mogoče tudi njihovo prijaznost do okolja in odsotnost obratovalnih stroškov za komponento goriva.

Vendar pa obstajajo nekatere negativne lastnosti, ki preprečujejo njihovo uporabo v industrijskem obsegu. To je nizka gostota pretoka, ki sili v uporabo "prestreznih" inštalacij velikega območja, pa tudi variabilnost skozi čas.

Vse to vodi v dejstvo, da imajo takšne naprave visoko porabo materiala, kar pomeni, da se povečujejo tudi kapitalske naložbe. No, proces pridobivanja energije zaradi nekega elementa naključnosti, povezanega z vremenskimi razmerami, povzroča veliko težav.

Drugi najpomembnejši problem je "skladiščenje" te energijske surovine, saj obstoječe tehnologije za shranjevanje električne energije tega ne omogočajo v velikih količinah. Vendar pa v domačih razmerah postajajo alternativni viri energije za dom vse bolj priljubljeni, zato se seznanimo z glavnimi elektrarnami, ki jih je mogoče namestiti v zasebni lasti.

geotermalna energija

Neraziskane vrste alternativnih virov energije se skrivajo v črevesju sveta. Človeštvo ve, kakšna sta moč in obseg naravnih manifestacij. Moč izbruha enega vulkana je neprimerljiva z nobeno od umetnih elektrarn.

Žal ljudje še vedno ne vedo, kako bi te velikanske energije izkoristili za dobro, a naravna toplota Zemlje oziroma geotermalna energija pritegne pozornost znanstvenikov, saj gre za neizčrpen vir.

Znano je, da naš planet letno oddaja ogromno notranje toplote, ki jo kompenzira radioaktivni razpad izotopov v skorji zemeljske oble. Obstajata dve vrsti geotermalnih virov energije.

Podzemni bazeni

To so naravni bazeni s toplo vodo ali mešanico pare in vode - hidrotermalni ali parno-termalni viri. Viri iz teh virov se pridobivajo skozi vrtine, nato pa se energija uporablja za potrebe človeštva.

Kamnine

Toplota vročih kamnin se lahko uporablja za ogrevanje vode. Da bi to naredili, se črpa v obzorja za nadaljnjo uporabo v energetske namene.

Ena od slabosti te vrste energije je njena šibka koncentracija.Vendar pa je v pogojih, ko se pri potapljanju na vsakih 100 metrov temperatura poveča za 30-40 stopinj, je mogoče zagotoviti njegovo gospodarno uporabo.

Tehnologija uporabe te energije na obetavnih "geotermalnih območjih" ima jasne prednosti:

• neizčrpne rezerve;
• ekološka čistoča;
• odsotnost velikih stroškov za razvoj virov.

Nadaljnji razvoj civilizacije je nemogoč brez uvajanja novih tehnologij na področju energetike. Na tej poti so nerešljive naloge, ki jih človeštvo še mora rešiti.

Kljub temu igra razvoj te smeri pomembno vlogo in danes že obstaja oprema, ki lahko znatno prihrani vire, tradicionalni in alternativni viri energije so jim odlična alternativa. Za izvedbo takšnih idej je potrebna potrpežljivost, spretne roke, pa tudi nekaj spretnosti in znanja.

Zasnova ogrevalnega sistema na kolektorjih

Najprej se bomo podrobno ukvarjali z razlikami v zgradbi in delovanju baterij in kolektorjev.

Panel je sestavljen iz več sončnih celic, med seboj povezanih na okvirju iz neprevodnih energetskih materialov.

Fotovoltaični pretvorniki so precej zapletene strukture, ki so nekakšen sendvič plošč različnih lastnosti in namena.

Poleg solarnih modulov in posebnih pritrdilnih elementov sistem sestavljajo naslednji elementi:

• Baterije za shranjevanje energije;
• krmilnik, ki bo spremljal stopnjo napolnjenosti baterije;
• inverter - za pretvorbo enosmernega toka v izmenični tok.

Kolektorji so dveh vrst: vakuumski in ravni.

Vakuumski kolektorji so sestavljeni iz votlih steklenih cevi s cevmi manjšega premera v notranjosti, ki vsebujejo absorber energije. Manjše cevi so povezane s hladilno tekočino. V prostem prostoru med njimi je vakuum, ki zadržuje toploto.

Načelo delovanja sončnega kolektorja

Ploščati kolektorji so sestavljeni iz okvirja in ojačanega stekla s fotoabsorbirajočo plastjo. Absorberski sloj je povezan s cevmi s hladilno tekočino.

Oba sistema sta sestavljena iz krogotoka za izmenjavo toplote in toplotnega akumulatorja (rezervoar za tekočino).

Iz rezervoarja voda s črpalko vstopi v ogrevalni sistem. Da bi preprečili toplotne izgube, mora biti rezervoar dobro izoliran.

Takšne instalacije naj bodo nameščene na južnem pobočju strehe. Kot nagiba mora biti 30-45 stopinj. Če lokacija hiše ali konstrukcija strehe ne omogoča namestitve sončnih kolektorjev na streho, jih lahko namestite na posebne ojačane okvirje ali na stojala, pritrjena na steno.

Količina sončne energije, ki se sprošča v različnih letnih časih, se zelo razlikuje. Vrednost koeficienta insolacije za vaš kraj bivanja najdete na zemljevidu sončne aktivnosti. Če poznate koeficient insolacije, lahko izračunate število modulov, ki jih potrebujete.

Porabite na primer 8 kW/h energije, osončenost je v povprečju 2 kW/h. Moč sončne plošče - 250 W (0,25 kW). Naredimo izračune: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 kosov - to je število plošč, ki jih boste potrebovali.

Bioplinske naprave

Plin nastane kot posledica predelave odpadnih produktov perutnine in živali. Reciklirani odpadki se uporabljajo za gnojenje tal na gospodinjskih parcelah.Postopek temelji na reakciji fermentacije, ki vključuje bakterije, ki živijo v gnoju.

Za najboljši vir bioplina velja živinski gnoj, primerni pa so tudi odpadki ptic ali druge živine.

Fermentacija poteka brez dostopa kisika, zato je priporočljivo uporabljati zaprte posode, ki jih imenujemo tudi bioreaktorji. Reakcija se aktivira, če maso občasno mešamo, za to se uporablja ročno delo ali različne elektromehanske naprave.

Prav tako bo treba vzdrževati temperaturo v inštalaciji od 30 do 50 stopinj, da se zagotovi aktivnost mezofilnih in termofilnih bakterij ter njihovo sodelovanje v reakciji.

Gradbena proizvodnja

Najenostavnejša bioplinarna je mešalni sod s pokrovom. Plin iz cevi vstopi v rezervoar skozi cev, v ta namen je v pokrovu narejena luknja. Ta zasnova zagotavlja plin za enega ali dva plinska gorilnika.

Za pridobivanje velikih količin plina se uporablja nadzemni ali podzemni bunker, ki je izdelan iz armiranega betona. Priporočljivo je, da celotno posodo razdelite na več predelkov, da se reakcija pojavi s časovnim premikom.

Posoda ni popolnoma napolnjena z maso, za približno 20 odstotkov, preostali prostor služi za kopičenje plina. Dve cevi sta povezani s pokrovom posode, ena je speljana do porabnika, druga pa do vodnega tesnila - posode, napolnjene z vodo. To zagotavlja čiščenje in sušenje plina, visokokakovosten plin je dobavljen potrošniku.

Je vse tako gladko?

Zdi se, da bi takšno tehnologijo za oskrbo z električno energijo zasebne hiše že dolgo izrinili s trga s tradicionalnimi centraliziranimi metodami zagotavljanja energije. Zakaj se to ne zgodi? Obstaja več argumentov, ki ne pričajo v prid alternativni energiji. Toda njihov pomen je določen na individualni osnovi - za nekatere lastnike podeželskih hiš so nekatere pomanjkljivosti pomembne, druge pa sploh ne zanimajo.

Za velike podeželske koče lahko postane problem ne preveč visoka učinkovitost naprav za alternativno energijo. Lokalnih solarnih sistemov, toplotnih črpalk ali geotermalnih naprav seveda ni mogoče primerjati s produktivnostjo niti najstarejših hidroelektrarn, termoelektrarn in še bolj jedrskih elektrarn, vendar se ta pomanjkljivost pogosto zmanjša z vgradnjo dveh ali celo treh. sistemi, ki uporabljajo več energije. Posledica tega je lahko še ena težava - za njihovo namestitev bo potrebna večja površina, ki je ni mogoče dodeliti v vseh hišnih projektih.

Da bi zagotovili nemoteno oskrbo s številom gospodinjskih aparatov in ogrevalnega sistema, ki ga pozna sodoben dom, je potrebno veliko energije. Zato bi moral projekt predvideti takšne vire, ki lahko proizvedejo takšno moč. In to zahteva solidno naložbo – močnejša kot je oprema, dražja je.

Poleg tega v nekaterih primerih (na primer pri uporabi vetrne energije) vir morda ne zagotavlja konstantne proizvodnje energije. Zato je treba opremiti vso komunikacijo z napravami za shranjevanje.Običajno so v ta namen nameščene baterije in kolektorji, kar pomeni vse enake dodatne stroške in potrebo po dodelitvi več kvadratnih metrov v hiši.

Načelo delovanja sončne elektrarne doma

Sončna elektrarna je sistem, sestavljen iz panelov, pretvornika, baterije in krmilnika. Sončna plošča pretvarja sevalno energijo v električno (kot je navedeno zgoraj). Enosmerni tok vstopi v krmilnik, ki razdeli tok porabnikom (na primer računalniku ali razsvetljavi). Inverter pretvarja enosmerni tok v izmenični tok in napaja večino električnih gospodinjskih aparatov. Baterija hrani energijo, ki jo lahko uporabljate ponoči.

Opis videa

Dober primer izračunov, ki prikazujejo, koliko plošč je potrebnih za zagotavljanje avtonomnega napajanja, si oglejte ta video:

Kako se sončna energija uporablja za pridobivanje toplote

Solarni sistemi se uporabljajo za ogrevanje vode in doma. Ogrevajo lahko (na željo lastnika) tudi ob koncu kurilne sezone, hiši pa brezplačno oskrbijo toplo vodo. Najenostavnejša naprava so kovinske plošče, ki so nameščene na strehi hiše. Akumulirajo energijo in toplo vodo, ki kroži po ceveh, skritih pod njimi. Delovanje vseh sončnih sistemov temelji na tem principu, kljub dejstvu, da se lahko med seboj strukturno razlikujejo.

Sončni kolektorji so sestavljeni iz:

• rezervoar za shranjevanje;
• črpalna postaja;
• krmilnik
• cevovodi;
• pribor.

Glede na vrsto konstrukcije ločimo ravne in vakuumske kolektorje.Pri prvem je dno prekrito s toplotnoizolacijskim materialom, tekočina pa kroži skozi steklene cevi. Vakuumski kolektorji so zelo učinkoviti, saj so toplotne izgube minimalne. Ta vrsta kolektorja zagotavlja ne samo ogrevanje s sončnimi celicami zasebne hiše - priročno ga je uporabljati za sisteme za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje bazenov.

Načelo delovanja sončnega kolektorja

Priljubljeni proizvajalci sončnih kolektorjev

Najpogosteje se na policah nahajajo izdelki Yingli Green Energy in Suntech Power Co. Priljubljeni so tudi HiminSolar paneli (Kitajska). Njihovi sončni paneli proizvajajo električno energijo tudi v deževnem vremenu.

Tudi proizvodnjo solarnih baterij je vzpostavil domači proizvajalec. To počnejo naslednja podjetja:

• Hevel LLC v Novocheboksarsku;
• "Telecom-STV" v Zelenogradu;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) v Moskvi;
• JSC "Razanski obrat kovinsko-keramičnih naprav";
• CJSC "Termotron-zavod" in drugi.

Vedno lahko najdete primerno možnost za ceno. Na primer, v Moskvi za sončne celice za dom se bodo stroški razlikovali od 21.000 do 2.000.000 rubljev. Stroški so odvisni od konfiguracije in moči naprav.

Sončne plošče niso vedno ravne – obstaja veliko modelov, ki osredotočajo svetlobo na eni točki

Koraki za namestitev baterije

1. Za namestitev plošč je izbrano najbolj osvetljeno mesto - najpogosteje so to strehe in stene stavb. Da bi naprava delovala čim bolj učinkovito, so plošče nameščene pod določenim kotom glede na obzorje. Upošteva se tudi stopnja teme ozemlja: okoliški predmeti, ki lahko ustvarijo senco (stavbe, drevesa itd.)
2. Plošče so nameščene s posebnimi pritrdilnimi sistemi.
3. Nato module povežemo z baterijo, krmilnikom in pretvornikom ter nastavimo celoten sistem.

Za namestitev sistema se vedno razvije osebni projekt, ki upošteva vse značilnosti situacije: kako bo namestitev izvedena sončne plošče vklopljene streha hiše, cena in pogoji. Glede na vrsto in obseg dela se vsi projekti izračunajo individualno. Naročnik delo sprejme in zanj prejme garancijo.

Montažo sončnih kolektorjev morajo izvajati strokovnjaki in ob upoštevanju varnostnih ukrepov.

Kot rezultat - možnosti za razvoj solarnih tehnologij

Če na Zemlji najbolj učinkovito delovanje sončnih kolektorjev ovira zrak, ki v določeni meri razprši sončno sevanje, potem v vesolju te težave ni. Znanstveniki razvijajo projekte za orbitalne orbitalne satelite s sončnimi paneli, ki bodo delovali 24 ur na dan. Od njih se bo energija prenašala na zemeljske sprejemne naprave. A to je stvar prihodnosti, pri obstoječih baterijah pa so prizadevanja usmerjena v izboljšanje energetske učinkovitosti in zmanjšanje velikosti naprav.

geotermalna energija

Neraziskane vrste alternativnih virov energije se skrivajo v črevesju sveta. Človeštvo ve, kakšna sta moč in obseg naravnih manifestacij. Moč izbruha enega vulkana je neprimerljiva z nobeno od umetnih elektrarn.

Žal ljudje še vedno ne vedo, kako bi te velikanske energije izkoristili za dobro, a naravna toplota Zemlje oziroma geotermalna energija pritegne pozornost znanstvenikov, saj gre za neizčrpen vir.

Znano je, da naš planet letno oddaja ogromno notranje toplote, ki jo kompenzira radioaktivni razpad izotopov v skorji zemeljske oble. Obstajata dve vrsti geotermalnih virov energije.

Podzemni bazeni

To so naravni bazeni s toplo vodo ali mešanico pare in vode - hidrotermalni ali parno-termalni viri. Viri iz teh virov se pridobivajo skozi vrtine, nato pa se energija uporablja za potrebe človeštva.

Kamnine

Toplota vročih kamnin se lahko uporablja za ogrevanje vode. Da bi to naredili, se črpa v obzorja za nadaljnjo uporabo v energetske namene.

Ena od slabosti te vrste energije je njena šibka koncentracija. Vendar pa je v pogojih, ko se pri potapljanju na vsakih 100 metrov temperatura poveča za 30-40 stopinj, je mogoče zagotoviti njegovo gospodarno uporabo.

Tehnologija uporabe te energije na obetavnih "geotermalnih območjih" ima jasne prednosti:

• neizčrpne rezerve;
• ekološka čistoča;
• odsotnost velikih stroškov za razvoj virov.

Nadaljnji razvoj civilizacije je nemogoč brez uvajanja novih tehnologij na področju energetike. Na tej poti so nerešljive naloge, ki jih človeštvo še mora rešiti.

Kljub temu igra razvoj te smeri pomembno vlogo in danes že obstaja oprema, ki lahko znatno prihrani vire, tradicionalni in alternativni viri energije so jim odlična alternativa. Za izvedbo takšnih idej je potrebna potrpežljivost, spretne roke, pa tudi nekaj spretnosti in znanja.

Vrste alternativne energije

Glede na vir energije, ki zaradi transformacije človeku omogoča prejemanje električne in toplotne energije, ki se uporablja v vsakdanjem življenju, je alternativna energija razvrščena v več vrst, ki določajo načine njene proizvodnje in vrste inštalacij, ki služijo za to

Energija sonca

Sončna energija temelji na pretvorbi sončne energije, ki ima za posledico električno in toplotno energijo.

Proizvodnja električne energije temelji na fizikalnih procesih, ki se pojavljajo v polprevodnikih pod vplivom sončne svetlobe, proizvodnja toplotne energije temelji na lastnostih tekočin in plinov.

Za proizvodnjo električne energije so dokončane sončne elektrarne, katerih osnova so sončne baterije (paneli), izdelane na osnovi silicijevih kristalov.

Osnova toplotnih inštalacij so sončni kolektorji, v katerih se energija sonca pretvarja v toplotno energijo hladilne tekočine.

Moč tovrstnih inštalacij je odvisna od števila in moči posameznih naprav, ki so del termo in solarnih postaj.

Vetrna energija

Vetrna energija temelji na pretvorbi kinetične energije zračnih mas v električno energijo, ki jo uporabljajo porabniki.

Osnova vetrnih turbin je vetrni generator.Vetrni generatorji se razlikujejo po tehničnih parametrih, skupnih dimenzijah in zasnovi: z vodoravno in navpično osjo vrtenja, različnimi vrstami in številom lopatic, pa tudi po lokaciji (kopno, morje itd.). ).

vodna moč

Hidroenergija temelji na pretvorbi kinetične energije vodnih mas v električno energijo, ki jo človek uporablja tudi za svoje namene.

Objekti te vrste vključujejo hidroelektrarne različnih zmogljivosti, nameščene na rekah in drugih vodnih telesih. V takšnih napravah voda pod vplivom naravnega toka vode ali z ustvarjanjem jezu deluje na lopatice turbine, ki proizvaja električno energijo. Hidroturbina je osnova hidroelektrarn.

Drug način pridobivanja električne energije s pretvarjanjem energije vode je uporaba energije plimovanja z izgradnjo plimskih postaj. Delovanje takšnih naprav temelji na uporabi kinetične energije morske vode med plimovanjem, ki se pojavlja v morjih in oceanih pod vplivom objektov sončnega sistema.

Toplota zemlje

Geotermalna energija temelji na pretvorbi toplote, ki jo oddaja zemeljska površina, tako na mestih, kjer se sproščajo geotermalne vode (potresno nevarna območja), kot tudi v drugih regijah našega planeta.

Za uporabo geotermalne vode se uporabljajo posebne instalacije, s pomočjo katerih se notranja toplota zemlje pretvarja v toplotno in električno energijo.

Uporaba toplotne črpalke omogoča sprejemanje toplote s površine zemlje, ne glede na njeno lokacijo. Njegovo delo temelji na lastnostih tekočin in plinov ter na zakonih termodinamike.

biogorivo

Vrste biogoriv se razlikujejo po načinu pridobivanja, agregacijskem stanju (tekoče, trdno, plinasto) in načinu uporabe.Kazalnik, ki združuje vse vrste biogoriv, ​​je, da so osnova za njihovo proizvodnjo ekološki proizvodi, s predelavo katerih se pridobiva električna in toplotna energija.

Trdna biogoriva so drva, gorivni briketi ali peleti, plinasta bioplin in biovodik, tekoča pa bioetanol, biometanol, biobutanol, dimetil eter in biodizel.

Prednosti in slabosti sončnih elektrarn

prednosti:

• Sončna energija je obnovljiv vir energije. Hkrati je javno dostopen in brezplačen.
• Solarne instalacije so precej varne za uporabo.
• Takšne elektrarne so popolnoma avtonomne.
• So ekonomični in imajo hitro povračilno dobo. Glavni stroški nastanejo samo za potrebno opremo in zahtevajo minimalne naložbe v prihodnosti.
• Druga značilnost je stabilnost pri delu. Na takih postajah praktično ni prenapetosti.
• Niso muhasti pri vzdrževanju in so precej enostavni za uporabo.
• Tudi za opremo SPP je značilno dolgo obdobje delovanja.

pomanjkljivosti:

• Sončni sistem je kot vir energije zelo občutljiv na podnebje, vremenske razmere in čas dneva. Takšna elektrarna ne bo delovala učinkovito in produktivno ponoči ali ob oblačnem dnevu.
• Nižja produktivnost v zemljepisnih širinah z močnimi letnimi časi. Najbolj učinkoviti so na območjih, kjer je število sončnih dni na leto najbližje 100%.
• Zelo visoki in nedostopni stroški opreme za solarne instalacije.
• Potreba po rednem čiščenju plošč in površin pred kontaminacijo.V nasprotnem primeru se absorbira manj sevanja in produktivnost pade.
• Znatno zvišanje temperature zraka v elektrarni.
• Potreba po uporabi terena z veliko površino.
• Nadaljnje težave v procesu odstranjevanja komponent rastlin, zlasti fotocelic, po koncu njihove življenjske dobe.

Kot na vsakem industrijskem področju ima tudi predelava in pretvorba sončne energije svoje prednosti in slabosti.

Zelo pomembno je, da prednosti pokrijejo slabosti, v tem primeru bo delo upravičeno.

Danes je večina razvoja v tej panogi usmerjena v optimizacijo in izboljšanje delovanja in uporabe obstoječih metod ter v razvoj novih, ki so varnejše in produktivnejše.

Smiselnost uporabe sončnega sistema

Sončni sistem - kompleks za pretvorbo energije sončnega sevanja v toplotno energijo, ki se nato prenese v toplotni izmenjevalnik za ogrevanje hladilne tekočine ogrevalnega ali vodovodnega sistema.

Učinkovitost solarne toplotne instalacije je odvisna od sončne insolacije - količine energije, prejete v enem svetlobnem dnevu na 1 m² površine, ki se nahaja pod kotom 90 ° glede na smer sončnih žarkov. Merska vrednost indikatorja je kWh / m2, vrednost parametra se razlikuje glede na letni čas.

Povprečna stopnja sončne insolacije za zmerno celinsko podnebno območje je 1000-1200 kWh/m2 (na leto). Količina sonca je odločilni parameter za izračun učinkovitosti sončnega sistema.

Uporaba alternativnega vira energije vam omogoča ogrevanje hiše, pridobivanje tople vode brez tradicionalnih stroškov energije - izključno s sončnim sevanjem

Vgradnja solarnega ogrevalnega sistema je drag podvig. Da bi se kapitalski izdatki upravičili, sta potrebna natančen izračun sistema in upoštevanje tehnologije namestitve.

Primer. Povprečna vrednost sončne insolacije za Tulo sredi poletja je 4,67 kV / m² * dan, pod pogojem, da je sistemska plošča nameščena pod kotom 50 °. Zmogljivost sončnega kolektorja s površino 5 kvadratnih metrov se izračuna na naslednji način: 4,67 * 4 = 18,68 kW toplote na dan. Ta prostornina zadostuje za segrevanje 500 litrov vode s temperature od 17°C do 45°C.

Kot kaže praksa, lahko lastniki koč poleti pri uporabi solarne instalacije popolnoma preidejo z električnega ali plinskega ogrevanja vode na solarno metodo.

Ko govorimo o smotrnosti uvajanja novih tehnologij, je pomembno upoštevati tehnične značilnosti posameznega sončnega kolektorja. Nekateri začnejo z 80W/m2 sončne energije, drugi začnejo z 20W/m2

Tudi v južnem podnebju se uporaba kolektorskega sistema samo za ogrevanje ne izplača. Če se namestitev uporablja izključno pozimi s pomanjkanjem sonca, potem stroški opreme ne bodo pokriti niti 15-20 let.

Da bi solarni kompleks uporabljali čim bolj učinkovito, ga je treba vključiti v sistem oskrbe s toplo vodo. Tudi pozimi vam bo sončni kolektor omogočal, da račune za ogrevanje vode "zrežete" do 40-50%.

Po mnenju strokovnjakov se za domačo uporabo sončni sistem povrne v približno 5 letih.Z zvišanjem cen električne energije in plina se bo vračilna doba kompleksa skrajšala

Poleg gospodarskih koristi ima "sončno ogrevanje" dodatne prednosti:

1. Prijaznost do okolja. Zmanjšane emisije ogljikovega dioksida. Za eno leto 1 m2 sončnega kolektorja prepreči, da bi v ozračje prišlo 350-730 kg rudarjenja.
2. Estetika. Prostor kompaktne kopeli ali kuhinje je mogoče prihraniti pred obsežnimi kotli ali plinskimi grelniki vode.
3. Vzdržljivost. Proizvajalci trdijo, da bo ob upoštevanju tehnologije namestitve kompleks trajal približno 25-30 let. Številna podjetja zagotavljajo garancijo do 3 let.

Argumenti proti uporabi sončne energije: izrazita sezonskost, odvisnost od vremena in visoka začetna investicija.

Številčne značilnosti sončnega sevanja

Obstaja tak indikator kot sončna konstanta. Njegova vrednost je 1367 vatov. To je količina energije na 1 m2. Planet Zemlja. To je le približno 20-25 % manj energije, ki doseže površino zemlje zaradi atmosfere. Zato je vrednost sončne energije na kvadratni meter na primer na ekvatorju 1020 vatov. In upoštevam spremembo dneva in noči, spremembo kota sonca nad obzorjem, ta številka se zmanjša za približno 3-krat.

Toda od kod ta energija? Znanstveniki so se s tem vprašanjem prvič začeli ukvarjati že v 19. stoletju, različice pa so bile povsem različne. Danes je kot rezultat ogromnega števila študij zanesljivo znano, da je vir sončne energije reakcija pretvorbe 4 atomov vodika v helijevo jedro. Kot rezultat tega procesa se sprosti znatna količina energije. Na primer, energija, ki se sprosti med transformacijo 1 gr.vodik je primerljiv z energijo, ki se sprosti pri zgorevanju 15 ton bencina.

Toplotne črpalke za ogrevanje doma

Toplotne črpalke uporabljajo vse razpoložljive alternativne vire energije. Toploto jemljejo iz vode, zraka, zemlje. V majhnih količinah je te toplote tudi pozimi, zato jo toplotna črpalka zbira in preusmeri v ogrevanje hiše.

Toplotne črpalke uporabljajo tudi alternativne vire energije – toploto zemlje, vode in zraka

Načelo delovanja

Zakaj so toplotne črpalke tako privlačne? Dejstvo je, da boste po porabi 1 kW energije za črpanje v najslabšem primeru prejeli 1,5 kW toplote, najuspešnejše izvedbe pa lahko dajo do 4-6 kW. In to nikakor ni v nasprotju z zakonom o ohranjanju energije, saj se energija ne porabi za pridobivanje toplote, ampak ne za črpanje. Torej brez nedoslednosti.

Shema toplotne črpalke za uporabo alternativnih virov energije

Toplotne črpalke imajo tri delovne kroge: dva zunanja in sta notranja ter uparjalnik, kompresor in kondenzator. Shema deluje takole:

• V primarnem krogu kroži hladilna tekočina, ki jemlje toploto iz virov z nizkim potencialom. Lahko se spusti v vodo, zakoplje v zemljo ali pa odvzame toploto iz zraka. Najvišja dosežena temperatura v tem krogu je okoli 6°C.
• Notranji krogotok kroži ogrevalni medij z zelo nizkim vreliščem (običajno 0°C). Ko se segreje, hladilno sredstvo izhlapi, para vstopi v kompresor, kjer se stisne do visokega tlaka. Med stiskanjem se sprosti toplota, hlapi hladilnega sredstva se segrejejo na povprečno temperaturo od +35°C do +65°C.
• V kondenzatorju se toplota prenaša na hladilno tekočino iz tretjega - ogrevalnega - kroga. Hladilne pare kondenzirajo in nato gredo naprej do uparjalnika. In potem se cikel ponovi.

Ogrevalni krog je najbolje izvesti v obliki toplega poda. Temperature so najboljše za to. Radiatorski sistem bo zahteval preveč odsekov, kar je grdo in nedonosno.

Alternativni viri toplotne energije: kje in kako pridobiti toploto

Toda največje težave povzroča naprava prvega zunanjega vezja, ki zbira toploto. Ker so viri z nizkim potencialom (na dnu je malo toplote), so za zbiranje zadostnih količin potrebne velike površine. Obstajajo štiri vrste kontur:

• Obroči, položeni v vodovodne cevi s hladilno tekočino. Vodno telo je lahko karkoli - reka, ribnik, jezero. Glavni pogoj je, da ne zmrzne niti v najhujših zmrzalih. Črpalke, ki črpajo toploto iz reke, delujejo učinkoviteje, veliko manj toplote se prenaša v stoječi vodi. Takšen vir toplote je najlažje izvesti - vrzite cevi, privežite tovor. Obstaja le velika verjetnost nenamerne poškodbe.

• Toplotna polja s cevmi, zakopanimi pod lediščem. V tem primeru obstaja samo ena pomanjkljivost - velike količine zemeljskih del. Zemljo moramo odstraniti na veliki površini in celo do solidne globine.

• Uporaba geotermalnih temperatur. Izvrta se več vrtin velike globine, vanje pa se spustijo krogi hladilne tekočine. Kar je dobro pri tej možnosti je, da zahteva malo prostora, vendar ni povsod mogoče vrtati do velikih globin, storitve vrtanja pa stanejo veliko. Lahko pa sami izdelate vrtalno napravo, vendar delo še vedno ni enostavno.

• Odvzem toplote iz zraka.Tako delujejo klimatske naprave z možnostjo ogrevanja – jemljejo toploto iz »zunajkrmnega« zraka. Tudi pri temperaturah pod ničlo takšne enote delujejo, čeprav pri ne zelo "globokih" minusih - do -15 ° C. Za bolj intenzivno delo lahko uporabite toploto iz prezračevalnih jaškov. Tja vrzite nekaj zank s hladilno tekočino in od tam črpajte toploto.

Glavna pomanjkljivost toplotnih črpalk je visoka cena same črpalke, vgradnja toplotnih polj za zbiranje pa ni poceni. V tem primeru lahko prihranite denar, tako da sami izdelate črpalko in obrise položite z lastnimi rokami, vendar bo znesek še vedno ostal precejšen. Prednost je, da bo ogrevanje poceni, sistem pa bo deloval dolgo časa.

Vrste

Danes so vse bolj priljubljene različne vrste sončnih kolektorjev. Na prvi pogled se morda zdi, da so vsi solarni moduli enaki: veliko število posameznih majhnih sončnih celic je med seboj povezanih in pokritih s prozorno folijo. Toda v resnici se vsi moduli razlikujejo po moči, dizajnu in velikosti. In trenutno so proizvajalci sončne sisteme razdelili na dve glavni vrsti: silicij in film.

Za domače namene so nameščeni sončni paneli s silikonskimi fotocelicami. So najbolj priljubljeni na trgu. Od tega lahko ločimo tudi tri vrste - to so polikristalne, monokristalne, podrobneje so bile že opisane v članku, in amorfne, o katerih se bomo podrobneje posvetili.

Amorfni - izdelani so tudi na osnovi silicija, vendar imajo poleg tega tudi prožno elastično strukturo. Vendar niso narejeni iz silicijevih kristalov, ampak iz silana - drugo ime za silicijev vodik. Od lastnosti amorfnih modulov je mogoče opaziti odlično učinkovitost tudi v oblačnem vremenu in možnost ponovitve katere koli površine.Toda učinkovitost je veliko nižja - le 5%.

Druga vrsta sončnih kolektorjev - film, se proizvaja na osnovi več snovi.

• Kadmij - takšne plošče so bile razvite že v 70. letih prejšnjega stoletja in so bile uporabljene v vesolju. Toda danes se kadmij uporablja tudi v proizvodnji industrijskih in domačih sončnih elektrarn.
• Moduli na osnovi polprevodniškega CIGS - razviti iz bakrovega selenida, indija in so filmske plošče. Indij se pogosto uporablja tudi pri izdelavi monitorjev s tekočimi kristali.
• Polimer - uporablja se tudi pri proizvodnji solarnih filmskih modulov. Debelina ene plošče je približno 100 nm, vendar učinkovitost ostaja na ravni 5%. Toda iz plusov je mogoče opozoriti, da imajo takšni sistemi dostopno ceno in ne oddajajo škodljivih snovi v ozračje.

A tudi danes so na trgu manj obsežni prenosni modeli. Zasnovani so posebej za uporabo med aktivnostmi na prostem. Pogosto se takšne sončne celice uporabljajo za polnjenje prenosnih naprav: majhnih pripomočkov, mobilnih telefonov, fotoaparatov in videokamer.

Prenosni moduli so razdeljeni na štiri vrste.

• Nizka poraba - zagotovite minimalno polnjenje, ki je dovolj za polnjenje mobilnega telefona.
• Prilagodljiv - zaradi tega in zaradi velike priljubljenosti med turisti in popotniki se lahko zvije in ima majhno težo.
• Pritrjeni na substrat - imajo veliko večjo težo, približno 7-10 kg in zato dajejo več energije. Takšni moduli so posebej zasnovani za uporabo na potovanjih z avtomobilom na dolge razdalje in se lahko uporabljajo tudi za delno avtonomno oskrbo podeželske hiše z energijo.
• Univerzalno - nepogrešljivo za pohodništvo, naprava ima več adapterjev za sočasno polnjenje različnih naprav, teža lahko doseže 1,5 kg.

Ali je primeren za navaden dom

• Za domačo uporabo je sončna energija obetavna vrsta energije.
• Kot vir električne energije za stanovanjske zgradbe se uporabljajo sončne elektrarne, ki jih proizvajajo industrijska podjetja v Rusiji in tujini. Inštalacije so izdane različne moči in komplet.
• Uporaba toplotne črpalke - bo stanovanjski zgradbi zagotovila toplo vodo, ogrevala vodo v bazenu, ogrevala hladilno tekočino v ogrevalnem sistemu ali zrak v prostorih.
• Sončni kolektorji - se lahko uporabljajo v sistemih za ogrevanje doma in tople vode. Učinkovitejši so v tem primeru vakuumski cevni kolektorji.