Alternatieve energie voor in huis: een overzicht van niet-standaard energiebronnen

Invoering

De hele moderne wereldeconomie is afhankelijk van de rijkdom die werd verzameld in de tijd van de dinosauriërs: olie, gas, kolen en andere fossiele brandstoffen. De meeste activiteiten in ons leven, van het rijden met de metro tot het opwarmen van de waterkoker in de keuken, vereisen uiteindelijk de verbranding van deze prehistorische erfenis. Het grootste probleem is dat deze gemakkelijk beschikbare energiebronnen niet hernieuwbaar zijn. Vroeg of laat zal de mensheid alle olie uit de ingewanden van de aarde pompen, al het gas verbranden en alle kolen uitgraven. Wat gaan we dan gebruiken om theepotten te verwarmen?

We mogen ook de negatieve milieu-impact van brandstofverbranding niet vergeten. Een toename van het gehalte aan broeikasgassen in de atmosfeer leidt tot een toename van de gemiddelde temperatuur over de hele planeet. De producten van brandstofverbranding vervuilen de lucht. Vooral inwoners van grote steden voelen dit goed aan.

We denken allemaal aan de toekomst, ook al gaat die toekomst niet met ons mee.De wereldgemeenschap erkent al lang de beperkingen van fossiele brandstoffen. En de negatieve impact van hun gebruik op het milieu. Toonaangevende staten voeren al programma's uit voor een geleidelijke overgang naar milieuvriendelijke en hernieuwbare energiebronnen.

Over de hele wereld is de mensheid op zoek naar en introduceert geleidelijk vervangingen voor fossiele brandstoffen. Over de hele wereld zijn al lange tijd zonne-, wind-, getijden-, geothermische en waterkrachtcentrales actief. Het lijkt erop dat wat ons op dit moment weerhoudt om met hun hulp in alle behoeften van de mensheid te voorzien?

In feite heeft alternatieve energie veel problemen. Bijvoorbeeld het probleem van de geografische spreiding van energiebronnen. Windparken worden alleen gebouwd in gebieden waar vaak harde wind waait, zonne-energie - waar er een minimum aantal bewolkte dagen is, waterkrachtcentrales - op grote rivieren. Olie is natuurlijk ook niet overal verkrijgbaar, maar het is wel makkelijker om het te leveren.

Het tweede probleem van alternatieve energie is instabiliteit. Bij windparken is de opwekking afhankelijk van de wind, die constant van snelheid verandert of helemaal stopt. Zonne-energiecentrales werken niet goed bij bewolkt weer en werken 's nachts helemaal niet.

Noch de wind, noch de zon houden rekening met de behoeften van de energieverbruikers. Tegelijkertijd is de energie-output van een thermische of kerncentrale constant en eenvoudig te regelen. De oplossing voor dit probleem kan alleen zijn de bouw van enorme energieopslagfaciliteiten om een ​​reserve te creëren in geval van een lage output. Dit verhoogt echter de kosten van het hele systeem aanzienlijk.

Door deze en vele andere moeilijkheden vertraagt ​​de ontwikkeling van alternatieve energie in de wereld. Het verbranden van fossiele brandstoffen is nog steeds makkelijker en goedkoper.

Als alternatieve energiebronnen op de schaal van de wereldeconomie echter niet veel opleveren, kunnen ze in het kader van een individuele woning wel heel aantrekkelijk zijn. Velen voelen nu al de constante stijging van de tarieven voor elektriciteit, warmte en gas. Elk jaar kruipen energiebedrijven dieper in de portemonnee van gewone mensen.

Experts van het internationale durfkapitaalfonds I2BF presenteerden het eerste overzicht van de markt voor duurzame energie. Volgens hun voorspellingen zullen alternatieve energietechnologieën over 5-10 jaar concurrerender en wijdverbreid worden. De kloof in de kosten van alternatieve en traditionele energie wordt nu al snel kleiner.

Energiekosten verwijzen naar de prijs die een producent van alternatieve energie wil ontvangen om zijn kapitaaluitgaven gedurende de levensduur van het project te compenseren en een rendement van 10% op geïnvesteerd kapitaal te bieden. Deze prijs omvat ook de kosten van schuldfinanciering, aangezien de meeste een grote hefboomwerking hebben.

De gegeven grafiek illustreert de beoordeling van verschillende soorten alternatieve en traditionele energie in het II-kwartaal van 2011 (Fig. 1).

Volgens de bovenstaande cijfers heeft geothermische energie, evenals energie die wordt opgewekt door het verbranden van afval en stortgas, de laagste kosten van alle soorten alternatieve energie. In feite kunnen ze al direct concurreren met traditionele energie, maar de beperkende factor voor hen is het beperkte aantal plaatsen waar deze projecten kunnen worden uitgevoerd.

Voor degenen die onafhankelijk willen worden van de grillen van energie-ingenieurs, die willen bijdragen aan de ontwikkeling van alternatieve energie, die gewoon een beetje willen besparen op energie, is dit boek geschreven.

Uit boek V. Germanovich, A. Turilin "Alternatieve energiebronnen. Praktische ontwerpen voor het gebruik van wind, zon, water, aarde, biomassa-energie.

Lees hier verder

Ontwikkeling van niet-traditionele bronnen

Niet-traditionele energiebronnen zijn onder meer:

• energie van de zon;
• windenergie;
• geothermisch;
• energie van zeegetijden en golven;
• biomassa;
• energie van de omgeving met een laag potentieel.

Hun ontwikkeling is mogelijk dankzij de alomtegenwoordige verspreiding van de meeste soorten; men kan ook hun milieuvriendelijkheid en de afwezigheid van bedrijfskosten voor de brandstofcomponent opmerken.

Er zijn echter enkele negatieve eigenschappen die het gebruik ervan op industriële schaal verhinderen. Dit is een lage fluxdichtheid, die het gebruik van "onderscheppende" installaties van een groot gebied dwingt, evenals variabiliteit in de tijd.

Dit alles leidt ertoe dat dergelijke apparaten een hoog materiaalverbruik hebben, waardoor ook de kapitaalinvesteringen toenemen. Welnu, het proces van het verkrijgen van energie vanwege een willekeurig element dat verband houdt met weersomstandigheden, veroorzaakt veel problemen.

Het andere belangrijkste probleem is de "opslag" van deze energiegrondstof, aangezien de bestaande technologieën om elektriciteit op te slaan dit niet in grote hoeveelheden mogelijk maken.In huishoudelijke omstandigheden worden alternatieve energiebronnen voor thuis echter steeds populairder, dus laten we kennis maken met de belangrijkste energiecentrales die in particulier bezit kunnen worden geïnstalleerd.

Gaat alles zo soepel?

Het lijkt erop dat een dergelijke technologie voor het aandrijven van een privéwoning allang de traditionele gecentraliseerde methoden voor het leveren van energie van de markt had moeten verdringen. Waarom gebeurt dit niet? Er zijn verschillende argumenten die tegen alternatieve energie pleiten. Maar hun betekenis wordt op individuele basis bepaald - voor sommige eigenaren van landhuizen zijn sommige tekortkomingen relevant en andere helemaal niet interessant.

Voor grote chalets kan het niet al te hoge rendement van alternatieve energie-installaties een probleem worden. Lokale zonnesystemen, warmtepompen of geothermische installaties zijn natuurlijk niet te vergelijken met de productiviteit van zelfs de oudste waterkrachtcentrales, thermische centrales en vooral kerncentrales, maar dit nadeel wordt vaak geminimaliseerd door twee of zelfs drie te installeren. systemen, die meer stroom verbruiken. Het gevolg hiervan kan een ander probleem zijn - voor hun installatie is een groter gebied nodig, wat niet mogelijk is om in alle huisprojecten toe te wijzen.

Om de ononderbroken levering van het aantal huishoudelijke apparaten en de verwarmingsinstallatie die een moderne woning kent te garanderen, is veel stroom nodig. Daarom moet het project voorzien in bronnen die dergelijke stroom kunnen produceren. En dit vereist een stevige investering - hoe krachtiger de apparatuur, hoe duurder deze is.

Daarnaast kan in sommige gevallen (bijvoorbeeld bij gebruik van windenergie) de bron de continuïteit van de energieproductie niet garanderen. Daarom is het noodzakelijk om alle communicatie uit te rusten met opslagapparaten. Meestal worden hiervoor batterijen en collectoren geïnstalleerd, wat dezelfde extra kosten met zich meebrengt en de noodzaak om meer vierkante meters in het huis toe te wijzen.

Energie uit de wind

Onze voorouders hebben lang geleerd om windenergie te gebruiken voor hun behoeften. In principe is het ontwerp sindsdien niet veel veranderd. Alleen de molensteen werd vervangen door een generatoraandrijving die de energie van de draaiende wieken omzet in elektriciteit.

Om een ​​generator te maken heb je de volgende onderdelen nodig:

• generator. Sommigen gebruiken de motor van de wasmachine, waardoor de rotor enigszins wordt getransformeerd;
• vermenigvuldiger;
• batterij en zijn laadregelaar;
• spanningstransformator.

wind generator

Er zijn veel regelingen voor zelfgemaakte windturbines. Ze zijn allemaal volgens hetzelfde principe voltooid.

1. Het frame wordt gemonteerd.
2. De wartel is gemonteerd. Daarachter zijn messen en een generator gemonteerd.
3. Monteer een zijschop met een veerkoppeling.
4. De generator met een propeller wordt aan het frame bevestigd en vervolgens op het frame gemonteerd.
5. Verbind en verbind met de draaibare montage.
6. Installeer de stroomcollector. Sluit hem aan op een generator. De draden leiden naar de batterij.

Het advies. Het aantal bladen is afhankelijk van de diameter van de propeller en van de hoeveelheid opgewekte elektriciteit.

De belangrijkste soorten alternatieve energiebronnen

Onlangs zijn veel niet-traditionele opties voor het verkrijgen van energie praktisch uitgeprobeerd. Statistieken zeggen dat we het nog steeds hebben over duizendsten van een procent van het potentiële gebruik.

Typische problemen waarmee de ontwikkeling van alternatieve energiebronnen onvermijdelijk wordt geconfronteerd, zijn volledige leemten in de wetten van de meeste landen met betrekking tot de exploitatie van natuurlijke hulpbronnen als eigendom van de staat. Het probleem van de onvermijdelijke belasting van alternatieve energie hangt nauw samen met het gebrek aan juridische uitwerking.

Overweeg de 10 meest gebruikte alternatieve energiebronnen.

Wind

Windenergie is altijd door de mens gebruikt. Het ontwikkelingsniveau van moderne technologieën stelt ons in staat om het bijna ononderbroken te maken.

Tegelijkertijd wordt elektriciteit opgewekt met behulp van windmolens, vergelijkbaar met molens, speciale apparaten. De propeller van een windmolen geeft de kinetische energie van de wind door aan een generator die stroom produceert door middel van roterende wieken.

Dergelijke windparken komen vooral veel voor in China, India, de VS en West-Europese landen. De onbetwiste leider op dit gebied is Denemarken, dat overigens een pionier is op het gebied van windenergie: de eerste installaties verschenen hier aan het einde van de 19e eeuw. Denemarken sluit op deze manier tot 25% van de totale elektriciteitsvraag af.

Aan het einde van de 20e eeuw kon China alleen met behulp van windturbines elektriciteit leveren aan berg- en woestijngebieden.

Het gebruik van windenergie is misschien wel de meest geavanceerde manier van energieproductie. Dit is een ideale variant van synthese, waarin alternatieve energie en ecologie worden gecombineerd. Veel ontwikkelde landen van de wereld vergroten voortdurend het aandeel van de op deze manier opgewekte elektriciteit in hun totale energiebalans.

Zon

Pogingen om zonnestraling te gebruiken om energie op te wekken, worden ook al lang gedaan, op dit moment is het een van de meest veelbelovende manieren om alternatieve energie te ontwikkelen. Alleen al het feit dat de zon op vele breedtegraden van de planeet het hele jaar door schijnt en tienduizenden keren meer energie naar de aarde transporteert dan de hele mensheid in een jaar verbruikt, inspireert tot het actieve gebruik van zonnestations.

De meeste van de grootste stations bevinden zich in de Verenigde Staten, in totaal wordt zonne-energie in bijna honderd landen gedistribueerd. Als basis worden fotocellen (omzetters van zonnestraling) genomen, die worden gecombineerd tot grootschalige zonnepanelen.

Hitte van de aarde

De hitte van de diepten van de aarde wordt omgezet in energie en gebruikt voor menselijke behoeften in veel landen van de wereld. Thermische energie is zeer effectief in gebieden met vulkanische activiteit, plaatsen waar veel geisers zijn.

De koplopers op dit gebied zijn IJsland (de hoofdstad van het land, Reykjavik, is volledig voorzien van aardwarmte), de Filippijnen (aandeel in de totale balans is 20%), Mexico (4%) en de VS (1%).

De beperking van het gebruik van dit type bron is te wijten aan de onmogelijkheid om aardwarmte over afstanden te transporteren (een typische lokale energiebron).

In Rusland is er nog steeds zo'n station (capaciteit - 11 MW) in Kamtsjatka. Op dezelfde plaats wordt een nieuw station gebouwd (capaciteit - 200 MW).

De tien meest veelbelovende energiebronnen in de nabije toekomst zijn:

• zonnestations in de ruimte (het belangrijkste nadeel van het project zijn de enorme financiële kosten);
• spierkracht van een persoon (vraag, in de eerste plaats - micro-elektronica);
• het energiepotentieel van de eb en vloed (het nadeel is de hoge bouwkosten, gigantische stroomschommelingen per dag);
• brandstofcontainers (waterstof) (de noodzaak om nieuwe benzinestations te bouwen, de hoge kosten van auto's die ze zullen tanken);
• snelle kernreactoren (splijtstofstaven ondergedompeld in vloeibaar Na) - de technologie is veelbelovend (mogelijkheid om verbruikt afval te hergebruiken);
• biobrandstof - al veel gebruikt door ontwikkelingslanden (India, China), voordelen - hernieuwbaarheid, milieuvriendelijkheid, nadeel - gebruik van hulpbronnen, land bestemd voor de productie van gewassen, wandelend vee (stijgende prijs, gebrek aan voedsel);
• atmosferische elektriciteit (accumulatie van het energiepotentieel van bliksem), het grootste nadeel is de mobiliteit van atmosferische fronten, de snelheid van ontladingen (de complexiteit van accumulatie).

Gebruik van wind- en zonne-energie

Windturbines in verwarmingssystemen

Kinetische windenergie wordt meestal gebruikt om gebouwen van stroom te voorzien, maar krachtige modellen in omstandigheden die bijna ideaal zijn, kunnen op zijn minst gedeeltelijke verwarming leveren.

Houd je geen rekening met de initiële kosten, dan kost de daaruit voortvloeiende stroom voor de consument niets.

Het is erg belangrijk dat er geen hulpbronnen nodig zijn voor de werking van de windgenerator, ze functioneren altijd autonoom. Deze installaties als hulpenergiebronnen worden met succes geïntegreerd in systemen waar andere soorten verwarmingstoestellen de belangrijkste zijn. Deze units, als hulpenergiebronnen, zijn met succes geïntegreerd in systemen waar andere soorten verwarmingsapparaten de belangrijkste zijn.

Deze installaties als hulpenergiebronnen worden met succes geïntegreerd in systemen waar andere soorten verwarmingstoestellen de belangrijkste zijn.

Er zijn veel soorten windmolenontwerpen, maar ze zijn meestal onderverdeeld in twee brede categorieën:

1. Horizontale windturbines met propellerbladen. Deze units zijn productiever (gebruiksgraad van windenergie tot 52%), daarom zijn ze meer geschikt voor verwarmingsbehoeften, maar ze hebben een aantal operationele en consumentenbeperkingen.
2. Windgeneratoren met een verticale rotatie-as. Deze turbines hebben een relatief zwak vermogen (KIEV minder dan 40%), maar ze hebben geen oriëntatie op de wind nodig, ze kunnen niet alleen laminaire, maar ook turbulente stromingen gebruiken, ze beginnen zelfs bij lage snelheden stroom te genereren. Ze zijn gemakkelijker te onderhouden omdat de generator zich dicht bij de grond bevindt en niet op een mast in een gondel.

Hier zijn enkele nadelen van het gebruik van windmolens voor verwarming:

• Hoge kapitaalkosten. Meer dan 70 procent van het geld wordt besteed aan hulpelementen: batterijen, omvormer, besturingsautomatisering, installatiestructuren. Investeringen betalen zich pas na enkele decennia terug.
• Laag rendement - laag vermogen. Daarnaast gaat een deel van de energie verloren bij het omzetten van elektriciteit in warmte.
• Het terrein vereist de aanwezigheid van constante wind met hoge snelheid. Energie is onstabiel, sterk afhankelijk van het weer en het seizoen, vereist regelmatige monitoring en accumulatie.
• De apparatuur neemt veel ruimte in beslag.
• Windturbines maken tijdens het gebruik veel geluid.

Zonnesystemen zorgen voor directe verwarming van het koelmiddel of zetten energie om via fotovoltaïsche methode.In de eerste optie verwarmen de zonnestralen water / antivries (in sommige modellen - lucht), dat naar het pand wordt getransporteerd en warmte afgeeft via radiatoren. In het tweede geval worden fotonen van licht omgezet in elektrische energie die conventionele verwarmingstoestellen voedt die op elektriciteit werken (ketels, kachels, verwarmde vloeren).

Dienovereenkomstig zijn er twee soorten apparaten:

• Zonnecollectoren. Het systeem bestaat uit een circuit voor de circulatie van de koelvloeistof, een accumulatietank en de collector zelf. Afhankelijk van de uitvoering worden collectoren onderscheiden: vlak, vacuüm en lucht (lucht wordt gebruikt als koelmiddel).
• Zonnepanelen. De installatie bestaat uit panelen met fotocellen, controllers en een omvormer. De accu wekt een gelijkstroom van 24 of 12 volt op, die wordt opgevangen in accu's en na omzetting door een omvormer in wisselstroom (220 V) aan de stopcontacten geleverd.

Er zijn verschillende nadelen van zonne-installaties. Allereerst de afhankelijkheid van meteorologische factoren en cycliciteit (seizoensgebonden en dagelijks). Batterijen hebben een laag rendement om een ​​grote hoeveelheid stabiele energie te leveren, ze moeten een groot gebied innemen en zijn uitgerust met dure oplaadbare batterijen, die vaak moeten worden vervangen. Het nadeel van collectoren is hun afhankelijkheid van elektriciteit (voor de werking van een pomp of ventilator), of bijvoorbeeld het gevaar van bevriezing van de koelvloeistof.

Alternatieve energie op wereldschaal

De statistieken over het gebruik van AES in de wereld geven, zo lijkt het, reden tot optimisme. In de EU was de hoeveelheid elektriciteit uit hernieuwbare bronnen in 2017 groter dan die van kolencentrales.In 2018 steeg hun aandeel ten opzichte van andere "vuile" hulpbronnen van 30% naar 32,3%.

In 2018 bereikte hun wereldwijde capaciteit voor het eerst in 40 jaar werking van zonne- en windenergiecentrales 1 terawatt (1000 GW), volgens een rapport van juli. 90% van de capaciteiten verscheen pas in de afgelopen 10 jaar.

Er zijn drie hoofdproblemen met AIE:

1. Ze promoten hun gebruik van politiek, en de eindconsument betaalt voor "groene" energie uit eigen zak. Indirecte belastingen op de introductie van hernieuwbare energiebronnen vormen een aanzienlijk deel van het tarief. Critici hebben herhaaldelijk gezegd dat de stimuleringstariefsubsidies te hoog zijn en dat de kosten vroeg of laat tot een negatieve reactie van consumenten zullen leiden.

1. Dergelijke bronnen zijn alleen veilig te noemen tegen de achtergrond van traditionele bronnen van elektriciteitsopwekking. Het bleek dat windturbines insecten kunnen verdelgen. De productie van bijna al dergelijke installaties is schadelijk voor het milieu. Zonnepanelen zijn vooral "vuil" vanwege de emissies van de productie van zonnesilicium.

1. Ondanks het feit dat het aandeel van hernieuwbare energiebronnen in de wereldwijde energietaart groeit, kunnen ze nog steeds niet concurreren met traditionele bronnen. Het is onrendabel om ze te gebruiken, de apparatuur vereist grote kapitaaluitgaven met een onvergelijkbaar klein rendement, en daarom, met een vermindering van de staatssteun, daalt de vraag naar RES onmiddellijk. Zelfs de gezaghebbende Duitse publicatie Die Welt gaf toe dat "de windmolenindustrie in een diepe knock-out verkeert".

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video over het combineren van alternatieve bronnen om elektriciteit op te wekken in een klein landhuis:

Een video over het maken van een windgenerator met uw eigen handen zal u helpen de principes van het apparaat gemakkelijk te begrijpen:

Een korte video over het gebruik van een warmtepomp:

Videoclip over het verkrijgen van biogas:

Het is heel goed mogelijk om traditionele verwarmingsbronnen te weigeren. Om dit te doen, moet u zorgvuldig een alternatief selecteren of meerdere combineren, op basis van de kenmerken van het gebied, het gebied van uw landhuis en de omgeving.

De energie van de zon, de aarde, de kracht van de wind, de verwijdering van huishoudelijk afval van plantaardige en dierlijke oorsprong zijn in staat een waardige vervanger te worden van gas, kolen, brandhout en betaalde elektriciteit.

Gebruikt u een van de alternatieve energiebronnen voor thuisgebruik? Deel hoeveel het je heeft gekost om het apparaat in elkaar te zetten en hoe snel het zijn vruchten afwierp.

Of misschien heeft een van je vrienden zijn landhuis uitgerust met hernieuwbare bronnen? Een zonnepaneelsysteem of een warmtepomp gebruiken als onafhankelijke bron voor warmte, warm water en elektriciteit?