Solenergi som en alternativ energikälla: typer och egenskaper hos solsystem

Historien om utvecklingen av solenergi

De försökte "tämja" solen redan på Arkimedes dagar. Till denna dag har legenden om brinnande skepp med hjälp av en enorm spegel överlevt - invånarna i Syrakusa riktade en fokuserad stråle mot fiendens flotta.

I historien om utvecklingen av solenergi finns det fakta om användningen av solenergi:

• för uppvärmning av stenpalats;
• avdunstning av havsvatten för att producera salt.

Vattenvärmare förbättrades när Lavoisier använde en lins för att koncentrera infraröda strålar. Det var så järn smältes. Senare började fransmännen använda vatten uppvärmt till ett tillstånd av ånga för en mekanisk drivning av tryckutrustning. Forskare började prata om utsikterna för solenergi efter skapandet av halvledare. På grundval av dem skapades de första fotocellerna.

Utveckling av icke-traditionella källor

Icke-traditionella energikällor inkluderar:

• solens energi;
• vindkraft;
• geotermisk;
• energi från havsvatten och vågor;
• biomassa;
• lågpotential energi i miljön.

Deras utveckling verkar möjlig på grund av den överallt förekommande spridningen av de flesta arter; man kan också notera deras miljövänlighet och frånvaron av driftskostnader för bränslekomponenten.

Det finns dock några negativa egenskaper som förhindrar att de används i industriell skala. Detta är en låg flödestäthet, som tvingar användningen av "avlyssning" installationer av ett stort område, såväl som variation över tid.

Allt detta leder till att sådana enheter har en hög materialförbrukning, vilket gör att även kapitalinvesteringarna ökar. Tja, processen att få energi på grund av något element av slumpmässighet i samband med väderförhållanden orsakar mycket problem.

Det andra viktigaste problemet är "lagringen" av denna energiråvara, eftersom den befintliga tekniken för att lagra el inte tillåter att detta görs i stora mängder. Men i hushållsförhållanden blir alternativa energikällor för hemmet allt mer populära, så låt oss bekanta oss med de viktigaste kraftverken som kan installeras i privat ägo.

geotermisk energi

Outforskade typer av alternativa energikällor lurar i världens tarmar. Mänskligheten känner till styrkan och omfattningen av naturliga manifestationer. Kraften i utbrottet av en vulkan är ojämförlig med något av de konstgjorda kraftverken.

Tyvärr vet folk fortfarande inte hur man använder denna gigantiska energi för gott, men jordens naturliga värme eller geotermisk energi lockar forskarnas uppmärksamhet, eftersom det är en outtömlig resurs.

Det är känt att vår planet årligen utstrålar en enorm mängd intern värme, vilket kompenseras av det radioaktiva sönderfallet av isotoper i jordklotet. Det finns två typer av geotermisk energikälla.

Underjordiska pooler

Dessa är naturliga pooler med varmt vatten eller ång-vattenblandning - hydrotermiska eller ånga-termiska källor. Resurser från dessa källor utvinns genom borrhål, sedan används energin för mänsklighetens behov.

Stenar

Värmen från heta stenar kan användas för att värma vatten. För att göra detta pumpas den in i horisonterna för vidare användning för energiändamål.

En av nackdelarna med denna typ av energi är dess svaga koncentration.Men under förhållanden där temperaturen ökar med 30-40 grader vid dykning för var 100:e meter, kan dess ekonomiska användning säkerställas.

Tekniken att använda denna energi i lovande "geotermiska områden" har tydliga fördelar:

• outtömliga reserver;
• ekologisk renlighet;
• frånvaron av stora kostnader för utveckling av källor.

Ytterligare utveckling av civilisationen är omöjlig utan införandet av ny teknik inom energiområdet. På denna väg finns svårlösta uppgifter som mänskligheten ännu inte har löst.

Ändå spelar utvecklingen av denna riktning en viktig roll, och idag finns det redan utrustning som avsevärt kan spara resurser.Traditionella och alternativa energikällor är ett utmärkt alternativ till dem. Att implementera sådana idéer kräver tålamod, skickliga händer, samt vissa färdigheter och kunskaper.

Design av ett värmesystem på kollektorer

Först och främst kommer vi att behandla skillnaderna i struktur och funktion hos batterier och samlare i detalj.

Panelen består av flera solceller sammankopplade på en ram gjord av icke-ledande energimaterial.

Fotovoltaiska omvandlare är ganska komplexa strukturer, som är en slags sandwich av plattor med olika egenskaper och syften.

Förutom solcellsmoduler och speciella fästelement består systemet av följande element:

• batterier för energilagring;
• en kontroller som kommer att övervaka graden av laddning i batteriet;
• inverter - för att omvandla likström till växelström.

Samlare är av två typer: vakuum och platt.

Vakuumfångare består av ihåliga glasrör med rör med mindre diameter inuti som innehåller en energiabsorbent. Mindre rör är anslutna till kylvätskan. I det fria utrymmet mellan dem finns ett vakuum som håller värmen.

Principen för driften av solfångaren

Plattsamlare består av en ram och förstärkt glas med ett fotoabsorberande skikt. Absorptionsskiktet är anslutet till rören med kylvätskan.

Båda dessa system består av en värmeväxlarkrets och en värmeackumulator (vätsketank).

Från tanken kommer vatten in i värmesystemet med hjälp av en pump. För att undvika värmeförlust måste tanken vara välisolerad.

Sådana installationer bör placeras på takets södra sluttning. Lutningsvinkeln bör vara 30-45 grader. Om husets placering eller takets struktur inte tillåter installation av solpaneler på taket, kan du installera dem på speciella förstärkta ramar eller på ställningar som är fästa på väggen.

Mängden solenergi som frigörs vid olika tider på året varierar kraftigt. Värdet på solinstrålningskoefficienten för din bostadsort finns på kartan över solaktivitet. Genom att känna till instrålningskoefficienten kan du beräkna antalet moduler du behöver.

Till exempel förbrukar du energi 8 kW/h, solinstrålningen är i snitt 2 kW/h. Solpanelseffekt - 250 W (0,25 kW). Låt oss göra beräkningarna: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 stycken - det här är antalet paneler du behöver.

Biogasanläggningar

Gasen bildas som ett resultat av bearbetning av restprodukter från fjäderfä och djur. Återvunnet avfall används för att gödsla jorden i hushållstomter.Processen bygger på en jäsningsreaktion som involverar bakterier som lever i gödsel.

Nötkreatursgödsel anses vara den bästa biogaskällan, även om avfall från fåglar eller annan boskap också är lämpligt.

Jäsning sker utan tillgång till syre, så det är lämpligt att använda slutna behållare, som också kallas bioreaktorer. Reaktionen aktiveras om massan periodiskt omrörs, för detta används manuellt arbete eller olika elektromekaniska anordningar.

Det kommer också att vara nödvändigt att hålla temperaturen i installationen från 30 till 50 grader för att säkerställa aktiviteten hos mesofila och termofila bakterier och deras deltagande i reaktionen.

Byggnadstillverkning

Den enklaste biogasanläggningen är en omrörd tunna med lock. Gas från fatet kommer in i tanken genom en slang, ett hål görs i locket för detta ändamål. Denna design ger gas till en eller två gasbrännare.

För att erhålla storskaliga gasvolymer används en ovan- eller underjordisk bunker som är gjord av armerad betong. Det är lämpligt att dela upp hela behållaren i flera fack för att reaktionen ska ske med en tidsförskjutning.

Behållaren är inte helt fylld med massa, med cirka 20 procent, resten av utrymmet tjänar till att ackumulera gas. Två rör är anslutna till locket på behållaren, en leds till konsumenten och den andra till vattentätningen - en behållare fylld med vatten. Detta säkerställer gasrening och torkning, högkvalitativ gas levereras till konsumenten.

Är allt så smidigt?

Det verkar som om en sådan teknik för strömförsörjning av ett privat hus länge borde ha tvingats bort från marknaden av traditionella centraliserade metoder för att tillhandahålla energi. Varför händer inte detta? Det finns flera argument som vittnar inte till förmån för alternativ energi. Men deras betydelse bestäms på individuell basis - för vissa ägare av hus på landet är vissa brister relevanta och andra är inte alls av intresse.

För stora lantstugor kan den inte alltför höga effektiviteten av alternativa energianläggningar bli ett problem. Naturligtvis kan lokala solsystem, värmepumpar eller geotermiska installationer inte jämföras med produktiviteten hos ens de äldsta vattenkraftverken, värmekraftverken och ännu mer kärnkraftverken, men denna nackdel minimeras ofta genom att installera två eller till och med tre system som använder mer kraft. Konsekvensen av detta kan vara ett annat problem - för deras installation kommer ett större område att krävas, vilket inte är möjligt att tilldela i alla husprojekt.

För att säkerställa oavbruten tillförsel av antalet hushållsapparater och värmesystemet som är bekant med ett modernt hem, krävs mycket kraft. Därför bör projektet tillhandahålla sådana källor som kan producera sådan kraft. Och detta kräver en solid investering - ju kraftfullare utrustningen är, desto dyrare är den.

Dessutom, i vissa fall (till exempel vid användning av vindenergi), kan källan inte garantera konstant energiproduktion. Därför är det nödvändigt att utrusta all kommunikation med lagringsenheter.Vanligtvis installeras batterier och samlare för detta ändamål, vilket medför samma merkostnader och behovet av att avsätta fler kvadratmeter i huset.

Principen för driften av ett solkraftverk hemma

Ett solkraftverk är ett system som består av paneler, en växelriktare, ett batteri och en styrenhet. Solpanelen omvandlar strålningsenergi till elektricitet (som nämnts ovan). Likström kommer in i styrenheten, som distribuerar strömmen till konsumenterna (till exempel en dator eller belysning). En växelriktare omvandlar likström till växelström och driver de flesta elektriska hushållsapparater. Batteriet lagrar energi som kan användas på natten.

Videobeskrivning

Ett bra exempel på beräkningar som visar hur många paneler som behövs för att ge en autonom strömförsörjning, se den här videon:

Hur solenergi används för att generera värme

Solcellssystem används för vattenuppvärmning och uppvärmning av hem. De kan ge värme (på begäran av ägaren) även när eldningssäsongen är över, och förse huset med varmvatten gratis. Den enklaste enheten är metallpaneler som är installerade på husets tak. De samlar energi och varmt vatten, som cirkulerar genom rör som är gömda under dem. Alla solsystems funktion bygger på denna princip, trots att de kan vara strukturellt olika varandra.

Solfångare består av:

• lagringstank;
• pumpstation;
• kontroller
• rörledningar;
• beslag.

Beroende på typen av konstruktion särskiljs platta och vakuumsamlare.I den förra är botten täckt med värmeisolerande material, och vätskan cirkulerar genom glasrör. Vakuumfångare är mycket effektiva eftersom värmeförlusterna hålls till ett minimum. Denna typ av samlare ger inte bara soluppvärmning av ett privat hus - det är bekvämt att använda det för varmvattensystem och uppvärmning av pooler.

Principen för driften av solfångaren

Populära tillverkare av solpaneler

Oftast finns produkter från Yingli Green Energy och Suntech Power Co. på hyllorna. HiminSolar paneler (Kina) är också populära. Deras solpaneler producerar el även i regnigt väder.

Tillverkningen av solbatterier har också etablerats av en inhemsk tillverkare. Följande företag gör detta:

• Hevel LLC i Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" i Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) i Moskva;
• JSC "Ryazan Plant of Metal-Ceramic Devices";
• CJSC "Termotron-zavod" och andra.

Du kan alltid hitta ett lämpligt alternativ för priset. Till exempel, i Moskva för solpaneler för ett hem, kommer kostnaden att variera från 21 000 till 2 000 000 rubel. Kostnaden beror på enheternas konfiguration och kraft.

Solpaneler är inte alltid platta – det finns ett antal modeller som fokuserar ljus på en punkt

Installationssteg för batteri

1. För att installera panelerna väljs den mest upplysta platsen - oftast är dessa tak och väggar i byggnader. För att enheten ska fungera så effektivt som möjligt monteras panelerna i en viss vinkel mot horisonten. Territoriets mörkernivå beaktas också: omgivande föremål som kan skapa en skugga (byggnader, träd, etc.)
2. Paneler installeras med hjälp av speciella fästsystem.
3. Därefter kopplas modulerna till batteri, styrenhet och växelriktare och hela systemet justeras.

För installationen av systemet utvecklas alltid ett personligt projekt, som tar hänsyn till alla funktioner i situationen: hur installationen kommer att utföras solpaneler på hustak, pris och villkor. Beroende på typ och omfattning av arbetet beräknas alla projekt individuellt. Beställaren accepterar arbetet och får garanti för det.

Installation av solpaneler ska utföras av fackmän och i enlighet med säkerhetsåtgärder.

Som ett resultat - utsikterna för utvecklingen av solteknik

Om på jorden den mest effektiva driften av solpaneler hindras av luft, som i viss utsträckning sprider solens strålning, så finns det inget sådant problem i rymden. Forskare utvecklar projekt för gigantiska satelliter i omloppsbana med solpaneler som kommer att fungera 24 timmar om dygnet. Från dem kommer energin att överföras till markmottagande enheter. Men detta är en fråga om framtiden, och för befintliga batterier syftar insatserna till att förbättra energieffektiviteten och minska storleken på enheter.

geotermisk energi

Outforskade typer av alternativa energikällor lurar i världens tarmar. Mänskligheten känner till styrkan och omfattningen av naturliga manifestationer. Kraften i utbrottet av en vulkan är ojämförlig med något av de konstgjorda kraftverken.

Tyvärr vet folk fortfarande inte hur man använder denna gigantiska energi för gott, men jordens naturliga värme eller geotermisk energi lockar forskarnas uppmärksamhet, eftersom det är en outtömlig resurs.

Det är känt att vår planet årligen utstrålar en enorm mängd intern värme, vilket kompenseras av det radioaktiva sönderfallet av isotoper i jordklotet. Det finns två typer av geotermisk energikälla.

Underjordiska pooler

Dessa är naturliga pooler med varmt vatten eller ång-vattenblandning - hydrotermiska eller ånga-termiska källor. Resurser från dessa källor utvinns genom borrhål, sedan används energin för mänsklighetens behov.

Stenar

Värmen från heta stenar kan användas för att värma vatten. För att göra detta pumpas den in i horisonterna för vidare användning för energiändamål.

En av nackdelarna med denna typ av energi är dess svaga koncentration. Men under förhållanden där temperaturen ökar med 30-40 grader vid dykning för var 100:e meter, kan dess ekonomiska användning säkerställas.

Tekniken att använda denna energi i lovande "geotermiska områden" har tydliga fördelar:

• outtömliga reserver;
• ekologisk renlighet;
• frånvaron av stora kostnader för utveckling av källor.

Ytterligare utveckling av civilisationen är omöjlig utan införandet av ny teknik inom energiområdet. På denna väg finns svårlösta uppgifter som mänskligheten ännu inte har löst.

Ändå spelar utvecklingen av denna riktning en viktig roll, och idag finns det redan utrustning som avsevärt kan spara resurser.Traditionella och alternativa energikällor är ett utmärkt alternativ till dem. Att implementera sådana idéer kräver tålamod, skickliga händer, samt vissa färdigheter och kunskaper.

Typer av alternativ energi

Beroende på energikällan, som, som ett resultat av omvandling, gör det möjligt för en person att ta emot elektrisk och termisk energi som används i vardagen, klassificeras alternativ energi i flera typer som bestämmer metoderna för dess generering och vilka typer av installationer som används för detta.

Solens energi

Solenergi bygger på omvandling av solenergi, vilket resulterar i elektrisk och termisk energi.

Produktionen av elektrisk energi är baserad på fysiska processer som sker i halvledare under påverkan av solljus, produktionen av termisk energi är baserad på egenskaperna hos vätskor och gaser.

För att generera elektrisk energi färdigställs solkraftverk, vars grund är solbatterier (paneler) gjorda på basis av kiselkristaller.

Grunden för termiska installationer är solfångare, där solens energi omvandlas till kylvätskans termiska energi.

Kraften hos sådana installationer beror på antalet och kraften hos individuella enheter som ingår i termiska och solcellsstationer.

Vindkraft

Vindenergi baseras på omvandlingen av luftmassornas kinetiska energi till elektrisk energi som används av konsumenterna.

Grunden för vindkraftverk är en vindgenerator.Vindgeneratorer skiljer sig åt i tekniska parametrar, övergripande dimensioner och design: med en horisontell och vertikal rotationsaxel, olika typer och antal blad, såväl som deras placering (land, hav, etc.). ).

vattenkraft

Vattenkraften bygger på omvandlingen av vattenmassornas kinetiska energi till elektrisk energi, som också används av människan för sina egna syften.

Objekten av denna typ inkluderar vattenkraftverk med olika kapacitet installerade på floder och andra vattenkroppar. I sådana installationer, under påverkan av det naturliga vattenflödet, eller genom att skapa en damm, verkar vatten på bladen på en turbin som genererar elektricitet. Hydroturbinen är grunden för vattenkraftverk.

Ett annat sätt att få elektrisk energi genom att omvandla vattnets energi är användningen av tidvattenenergi, genom att bygga tidvattenstationer. Driften av sådana installationer är baserad på användningen av havsvattens kinetiska energi under tidvatten som uppstår i haven och oceanerna under påverkan av solsystemobjekt.

Jordens värme

Geotermisk energi bygger på omvandling av värme som utstrålas av jordens yta, både på platser där geotermiskt vatten släpps ut (seismiskt farliga områden), och i andra delar av vår planet.

För användning av geotermiskt vatten används speciella installationer, genom vilka jordens inre värme omvandlas till termisk och elektrisk energi.

Genom att använda en värmepump kan du få värme från jordens yta, oavsett var den befinner sig. Hans arbete är baserat på egenskaperna hos vätskor och gaser, samt termodynamikens lagar.

biobränsle

Typer av biobränslen skiljer sig åt i hur de framställs, deras aggregationstillstånd (flytande, fasta, gasformiga) och användningsformer.Indikatorn som förenar alla typer av biobränslen är att grunden för deras produktion är ekologiska produkter, genom bearbetningen av vilka elektrisk och termisk energi erhålls.

Fasta typer av biobränslen är ved, bränslebriketter eller pellets, gasformiga är biogas och bioväte och flytande är bioetanol, biometanol, biobutanol, dimetyleter och biodiesel.

För- och nackdelar med solkraftverk

Fördelar:

• Solenergi är en förnybar energikälla. Samtidigt är den allmänt tillgänglig och gratis.
• Solcellsanläggningar är ganska säkra att använda.
• Sådana kraftverk är helt autonoma.
• De är ekonomiska och har en snabb återbetalningstid. Huvudkostnaderna uppstår endast för nödvändig utrustning och kräver minimala investeringar i framtiden.
• En annan utmärkande egenskap är stabilitet i arbetet. Det finns praktiskt taget inga strömstörningar vid sådana stationer.
• De är inte nyckfulla i underhåll och är ganska lätta att använda.
• För SPP-utrustning är också en karakteristisk lång driftsperiod karakteristisk.

Brister:

• Som energikälla är solsystemet mycket känsligt för klimat, väderförhållanden och tid på dygnet. Ett sådant kraftverk kommer inte att fungera effektivt och produktivt på natten eller på en molnig dag.
• Lägre produktivitet på breddgrader med starka årstider. De är mest effektiva i områden där antalet soldagar per år är närmast 100 %.
• Mycket hög och otillgänglig kostnad för utrustning för solcellsinstallationer.
• Behovet av periodisk rengöring av paneler och ytor från föroreningar.Annars absorberas mindre strålning och produktiviteten sjunker.
• En betydande ökning av lufttemperaturen inom kraftverket.
• Behovet av att använda terrängen med en enorm yta.
• Ytterligare svårigheter i processen för bortskaffande av anläggningskomponenter, särskilt fotoceller, efter slutet av deras livslängd.

Som inom alla industriområden har solenergibearbetning och omvandling sina styrkor och svagheter.

Det är mycket viktigt att fördelarna täcker nackdelarna, i så fall blir arbetet motiverat.

Idag är det mesta av utvecklingen inom denna bransch inriktad på att optimera och förbättra funktionen och användningen av befintliga metoder och på att utveckla nya som är säkrare och mer produktiva.

Lämpligheten att använda ett solsystem

Solsystem - ett komplex för att omvandla solstrålningsenergi till termisk energi, som sedan överförs till en värmeväxlare för att värma kylvätskan i ett värme- eller vattenförsörjningssystem.

Effektiviteten hos en solvärmeanläggning beror på solinstrålning - mängden energi som tas emot under en dags ljus per 1 kvm av en yta som ligger i en vinkel på 90 ° i förhållande till solens strålars riktning. Mätvärdet på indikatorn är kWh / kvm, värdet på parametern varierar beroende på säsong.

Den genomsnittliga solinstrålningen för en region med ett tempererat kontinentalt klimat är 1000-1200 kWh/kvm (per år). Mängden sol är den avgörande parametern för att beräkna ett solsystems prestanda.

Användningen av en alternativ energikälla gör att du kan värma huset, få varmvatten utan traditionella energikostnader - enbart genom solstrålning

Att installera ett solvärmesystem är ett dyrt uppdrag. För att kapitalutgifterna ska motivera sig själva är en noggrann beräkning av systemet och efterlevnad av installationsteknik nödvändig.

Exempel. Medelvärdet för solinstrålning för Tula mitt i sommaren är 4,67 kV / kvm * ​​dag, förutsatt att systempanelen är installerad i en vinkel på 50 °. Prestanda för en solfångare med en yta på 5 kvm beräknas enligt följande: 4,67 * 4 = 18,68 kW värme per dag. Denna volym räcker för att värma upp 500 liter vatten från en temperatur på 17°C till 45°C.

Som praxis visar, när man använder en solinstallation kan stugägare på sommaren helt byta från el- eller gasuppvärmning av vatten till solmetoden

På tal om lämpligheten av att introducera ny teknik är det viktigt att ta hänsyn till de tekniska egenskaperna hos en viss solfångare. Vissa börjar med 80W/kvm solenergi, andra börjar med 20W/kvm

Även i ett sydligt klimat kommer det inte att löna sig att använda ett kollektorsystem enbart för uppvärmning. Om installationen uteslutande används på vintern med brist på sol, kommer kostnaderna för utrustningen inte att täckas ens i 15-20 år.

För att använda solenergikomplexet så effektivt som möjligt måste det ingå i varmvattenförsörjningssystemet. Även på vintern kommer solfångaren att låta dig "klippa" energiräkningen för vattenuppvärmning upp till 40-50%.

Enligt experter, för hushållsbruk, lönar sig solsystemet på cirka 5 år.Med en ökning av el- och gaspriserna kommer komplexets återbetalningsperiod att minska

Förutom de ekonomiska fördelarna har "solvärme" ytterligare fördelar:

1. Miljövänlighet. Minskade koldioxidutsläpp. Under ett år hindrar 1 kvm av en solfångare 350-730 kg gruvdrift från att komma in i atmosfären.
2. Estetik. Utrymmet i ett kompakt bad eller kök kan sparas från skrymmande pannor eller gasvattenberedare.
3. Varaktighet. Tillverkare hävdar att om installationstekniken följs kommer komplexet att pågå i cirka 25-30 år. Många företag lämnar en garanti på upp till 3 år.

Argument mot användningen av solenergi: uttalad säsongsvariation, väderberoende och höga initiala investeringar.

Numeriska egenskaper för solstrålning

Det finns en sådan indikator som solkonstanten. Dess värde är 1367 watt. Detta är mängden energi per 1 kvm. planeten jorden. Det är bara cirka 20-25% mindre energi når jordens yta på grund av atmosfären. Därför är värdet av solenergi per kvadratmeter till exempel vid ekvatorn 1020 watt. Och jag tar hänsyn till förändringen av dag och natt, förändringen i solens vinkel över horisonten, denna siffra minskar med cirka 3 gånger.

Men var kommer denna energi ifrån? Forskare började först ta itu med denna fråga redan på 1800-talet, och versionerna var helt annorlunda. Idag, som ett resultat av ett stort antal studier, är det tillförlitligt känt att källan till solenergi är reaktionen av omvandlingen av 4 väteatomer till en heliumkärna. Som ett resultat av denna process frigörs en betydande mängd energi. Till exempel den energi som frigörs vid omvandlingen av 1 gr.väte är jämförbart med den energi som frigörs vid förbränning av 15 ton bensin.

Värmepumpar för uppvärmning av hem

Värmepumpar använder alla tillgängliga alternativa energikällor. De tar värme från vatten, luft, jord. I små mängder finns denna värme även på vintern, så värmepumpen samlar upp den och dirigerar om den till att värma huset.

Värmepumpar använder också alternativa energikällor - jordens, vattnets och luftens värme

Funktionsprincip

Varför är värmepumpar så attraktiva? Det faktum att efter att ha spenderat 1 kW energi för sin pumpning kommer du i värsta fall att få 1,5 kW värme, och de mest framgångsrika implementeringarna kan ge upp till 4-6 kW. Och detta motsäger inte lagen om bevarande av energi på något sätt, eftersom energi inte går åt till att få värme, men inte på att pumpa den. Så inga inkonsekvenser.

Schema för en värmepump för användning av alternativa energikällor

Värmepumpar har tre arbetskretsar: två externa och de är interna, samt en förångare, en kompressor och en kondensor. Schemat fungerar så här:

• En kylvätska cirkulerar i primärkretsen, som tar värme från lågpotentialkällor. Den kan sänkas ner i vatten, grävas ner i marken, eller så kan den ta värme från luften. Den högsta temperaturen som uppnås i denna krets är runt 6°C.
• Den interna kretsen cirkulerar ett värmemedium med mycket låg kokpunkt (vanligtvis 0°C). Vid uppvärmning avdunstar köldmediet, ångan kommer in i kompressorn, där den komprimeras till högt tryck. Under kompression frigörs värme, köldmedieångan värms upp till en medeltemperatur på +35°C till +65°C.
• I kondensorn överförs värme till kylvätskan från den tredje - värmekretsen. Kylångor kondenseras och går sedan vidare in i förångaren. Och sedan upprepas cykeln.

Värmekretsen görs bäst i form av ett varmt golv. Temperaturerna är bäst för detta. Radiatorsystemet kommer att kräva för många sektioner, vilket är fult och olönsamt.

Alternativa källor för värmeenergi: var och hur man får värme

Men den största svårigheten är enheten för den första externa kretsen, som samlar värme. Eftersom källorna har låg potential (det finns lite värme i botten) krävs stora ytor för att samla upp den i tillräckliga mängder. Det finns fyra typer av konturer:

• Ringar läggs i vattenrör med kylvätska. Vattenkroppen kan vara vad som helst - en flod, en damm, en sjö. Huvudvillkoret är att det inte ska frysa igenom även i de svåraste frostarna. Pumpar som pumpar värme ur floden arbetar mer effektivt, mycket mindre värme överförs i stillastående vatten. En sådan värmekälla är den enklaste att implementera - kasta rör, bind en last. Det finns bara en stor risk för oavsiktlig skada.

• Termiska fält med rör nedgrävda under fryst djup. I det här fallet finns det bara en nackdel - stora volymer markarbeten. Vi måste ta bort jorden över ett stort område, och till och med till ett fast djup.

• Användning av geotermiska temperaturer. Ett antal brunnar med stort djup borras och kylvätskekretsar sänks ner i dem. Det som är bra med det här alternativet är att det kräver lite utrymme, men inte överallt är det möjligt att borra till stora djup, och borrtjänster kostar mycket. Du kan dock göra en borrigg själv, men arbetet är fortfarande inte lätt.

• Utvinning av värme från luften.Så fungerar luftkonditioneringsapparater med möjlighet till uppvärmning - de tar värme från "utombordsluften". Även vid minusgrader fungerar sådana enheter, men på ett inte särskilt "djupt" minus - upp till -15 ° C. För att göra arbetet mer intensivt kan man använda värmen från ventilationsschakten. Kasta dit några selar med kylvätska och pumpa värme därifrån.

Den största nackdelen med värmepumpar är det höga priset på själva pumpen, och installationen av värmeuppsamlingsfält är inte billig. I det här fallet kan du spara pengar genom att göra pumpen själv och också lägga konturerna med dina egna händer, men beloppet kommer fortfarande att förbli avsevärt. Fördelen är att uppvärmningen blir billig och systemet kommer att fungera under lång tid.

Typer

Idag blir olika typer av solpaneler allt mer populära. Vid första anblicken kan det verka som att alla solcellsmoduler är desamma: ett stort antal enskilda små solceller är sammankopplade och täckta med en transparent film. Men i verkligheten skiljer sig alla moduler i kraft, design och storlek. Och för tillfället har tillverkare delat upp solsystem i två huvudtyper: kisel och film.

För hushållsändamål installeras solpaneler med kiselfotoceller. De är de mest populära på marknaden. Av vilka tre typer också kan särskiljas - dessa är polykristallina, enkristallina, de har redan beskrivits mer i detalj i artikeln och amorfa, som vi kommer att uppehålla oss vid mer detaljerat.

Amorfa - är också gjorda på basis av kisel, men dessutom har de också en flexibel elastisk struktur. Men de är inte gjorda av kiselkristaller, utan av silan - ett annat namn för kiselväte. Av funktionerna hos amorfa moduler kan man notera utmärkt effektivitet även i molnigt väder och förmågan att upprepa vilken yta som helst.Men effektiviteten är mycket lägre - bara 5%.

Den andra typen av solpaneler - film, produceras på basis av flera ämnen.

• Kadmium - sådana paneler utvecklades redan på 70-talet av förra seklet och användes i rymden. Men idag används kadmium även i produktionen av industriella och inhemska solkraftverk.
• Moduler baserade på halvledar-CIGS - utvecklade från kopparselenid, indium och är filmpaneler. Indium används också i stor utsträckning vid tillverkning av monitorer med flytande kristaller.
• Polymer - används även vid tillverkning av solfilmsmoduler. Tjockleken på en panel är cirka 100 nm, men effektiviteten förblir på nivån 5%. Men från plusen kan det noteras att sådana system har ett överkomligt pris och inte avger skadliga ämnen i atmosfären.

Men även idag finns mindre skrymmande bärbara modeller på marknaden. De är speciellt designade för användning under utomhusaktiviteter. Ofta används sådana solpaneler för att ladda bärbara enheter: små prylar, mobiltelefoner, kameror och videokameror.

Bärbara moduler är indelade i fyra typer.

• Låg effekt - ge en minimiladdning, vilket räcker för att ladda en mobiltelefon.
• Flexibel - kan rullas ihop och ha en liten vikt, på grund av detta, och på grund av den stora populariteten bland turister och resenärer.
• Fixerade på ett underlag - de har en mycket större vikt, cirka 7-10 kg och ger följaktligen mer energi. Sådana moduler är speciellt utformade för användning på långväga bilresor och kan också användas för att delvis autonomt leverera energi till ett hus på landet.
• Universal - oumbärlig för vandring, enheten har flera adaptrar för samtidig laddning av olika enheter, vikten kan nå 1,5 kg.

Passar den för ett vanligt hem

• För hushållsbruk är solenergi en lovande energityp.
• Som en källa till elektrisk energi för bostadshus används solkraftverk, som produceras av industriföretag i Ryssland och utomlands. Installationer utfärdas olika makt och en komplett uppsättning.
• Användningen av en värmepump - kommer att förse ett bostadshus med varmvatten, värma vattnet i poolen, värma kylvätskan i värmesystemet eller luften inne i lokalerna.
• Solfångare - kan användas i hemuppvärmning och varmvattensystem. Mer effektiva, i det här fallet, vakuumrörssamlare.