Zonne-energie als alternatieve energiebron: soorten en kenmerken van zonnesystemen

De geschiedenis van de ontwikkeling van zonne-energie

Ze probeerden de zon in de dagen van Archimedes te "temmen". Tot op de dag van vandaag is de legende van het verbranden van schepen met behulp van een enorme spiegel bewaard gebleven - de inwoners van Syracuse richtten een gerichte straal op de vijandelijke vloot.

In de geschiedenis van de ontwikkeling van zonne-energie zijn er feiten over het gebruik van zonne-energie:

• voor het verwarmen van stenen paleizen;
• verdamping van zeewater om zout te produceren.

Waterverwarmers verbeterden toen Lavoisier een lens gebruikte om infraroodstralen te concentreren. Zo werd ijzer gesmolten. Later begonnen de Fransen water te gebruiken dat tot stoom was verwarmd voor een mechanische aandrijving naar printapparatuur. Wetenschappers begonnen te praten over de vooruitzichten van zonne-energie na de creatie van halfgeleiders. Op basis daarvan werden de eerste fotocellen gemaakt.

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.

Geothermische energie

Onontgonnen soorten alternatieve energiebronnen liggen op de loer in de ingewanden van de wereld. De mensheid weet wat de kracht en omvang van natuurlijke manifestaties zijn. De kracht van de uitbarsting van één vulkaan is onvergelijkbaar met een van de door de mens gemaakte energiecentrales.

Helaas weten mensen nog steeds niet hoe ze deze gigantische energie voorgoed moeten gebruiken, maar de natuurlijke warmte van de aarde of geothermische energie trekt de aandacht van wetenschappers, omdat het een onuitputtelijke hulpbron is.

Het is bekend dat onze planeet jaarlijks een enorme hoeveelheid interne warmte uitstraalt, die wordt gecompenseerd door het radioactieve verval van isotopen in de aardkorst. Er zijn twee soorten geothermische energiebronnen.

Ondergrondse zwembaden

Dit zijn natuurlijke zwembaden met warm water of stoom-watermengsel - hydrothermische of stoom-thermische bronnen. Middelen uit deze bronnen worden gewonnen via boorgaten, waarna de energie wordt gebruikt voor de behoeften van de mensheid.

rotsen

De warmte van hete rotsen kan worden gebruikt om water te verwarmen. Om dit te doen, wordt het in de horizon gepompt voor verder gebruik voor energiedoeleinden.

Een van de nadelen van dit soort energie is de zwakke concentratie. In omstandigheden waarbij de temperatuur bij elke 100 meter duiken met 30-40 graden stijgt, kan het economische gebruik ervan worden gegarandeerd.

De technologie om deze energie te gebruiken in veelbelovende "geothermische gebieden" heeft duidelijke voordelen:

• onuitputtelijke reserves;
• ecologische reinheid;
• het ontbreken van hoge kosten voor de ontwikkeling van bronnen.

Verdere ontwikkeling van de beschaving is onmogelijk zonder de introductie van nieuwe technologieën op het gebied van energie. Op dit pad zijn er hardnekkige taken die de mensheid nog moet oplossen.

Desalniettemin speelt de ontwikkeling van deze richting een belangrijke rol, en vandaag is er al apparatuur die aanzienlijk kan besparen op hulpbronnen.Traditionele en alternatieve energiebronnen zijn een uitstekend alternatief daarvoor. Om dergelijke ideeën te implementeren, zijn geduld, bekwame handen en enige vaardigheden en kennis vereist.

Ontwerp van een verwarmingssysteem op collectoren

Allereerst gaan we uitgebreid in op de verschillen in opbouw en werking van batterijen en collectoren.

Het paneel bestaat uit meerdere zonnecellen die met elkaar zijn verbonden op een frame van niet-geleidende energiematerialen.

Fotovoltaïsche omvormers zijn vrij complexe structuren, die een soort sandwich zijn van platen met verschillende kenmerken en doeleinden.

Naast zonnepanelen en speciale bevestigingsmaterialen bestaat het systeem uit de volgende elementen:

• batterijen, voor energieopslag;
• een controller die de mate van lading in de batterij controleert;
• inverter - om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom.

Er zijn twee soorten collectoren: vacuüm en plat.

Vacuümcollectoren bestaan ​​uit holle glazen buizen met binnenin buizen met een kleinere diameter die een energieabsorbeerder bevatten. Kleinere buizen zijn aangesloten op de koelvloeistof. In de vrije ruimte daartussen bevindt zich een vacuüm dat warmte vasthoudt.

Het werkingsprincipe van de zonnecollector

Vlakke plaatcollectoren bestaan ​​uit een frame en versterkt glas met een fotoabsorberende laag.De absorberende laag is met het koelmiddel verbonden met de buizen.

Beide systemen bestaan ​​uit een warmtewisselaarcircuit en een warmteaccumulator (vloeistoftank).

Vanuit de tank komt het water via een pomp het verwarmingssysteem binnen. Om warmteverlies te voorkomen, moet de tank goed geïsoleerd zijn.

Dergelijke installaties moeten zich op de zuidelijke helling van het dak bevinden. De hellingshoek moet 30-45 graden zijn. Als de locatie van het huis of de structuur van het dak de installatie van zonnepanelen op het dak niet toestaat, kunt u ze installeren op speciale versterkte frames of op rekken die aan de muur zijn bevestigd.

De hoeveelheid zonne-energie die op verschillende tijdstippen van het jaar vrijkomt, varieert sterk. De waarde van de instralingscoëfficiënt voor uw woonplaats vindt u op de kaart van de zonneactiviteit. Als u de instralingscoëfficiënt kent, kunt u het aantal modules berekenen dat u nodig heeft.

Je verbruikt bijvoorbeeld 8 kW/h energie, de zoninstraling is gemiddeld 2 kW/h. Vermogen zonnepaneel - 250 W (0,25 kW). Laten we de berekeningen maken: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 stuks - dit is het aantal panelen dat u nodig heeft.

Biogasinstallaties

Het gas ontstaat bij de verwerking van afvalproducten van pluimvee en dieren. Gerecycled afval wordt gebruikt om de grond te bemesten in huishoudelijke percelen. Het proces is gebaseerd op een fermentatiereactie met bacteriën die in mest leven.

Veemest wordt beschouwd als de beste bron van biogas, hoewel afval van vogels of ander vee ook geschikt is.

Fermentatie vindt plaats zonder toegang tot zuurstof, daarom is het raadzaam om gesloten containers te gebruiken, ook wel bioreactoren genoemd.De reactie wordt geactiveerd als de massa periodiek wordt gemengd, hiervoor worden handenarbeid of verschillende elektromechanische apparaten gebruikt.

Het zal ook nodig zijn om de temperatuur in de installatie van 30 tot 50 graden te houden om de activiteit van mesofiele en thermofiele bacteriën en hun deelname aan de reactie te verzekeren.

bouw productie

De eenvoudigste biogasinstallatie is een roervat met deksel. Gas uit het vat komt via een slang de tank binnen, hiervoor is een gat in het deksel gemaakt. Dit ontwerp levert gas aan een of twee gasbranders.

Voor het verkrijgen van grote hoeveelheden gas wordt een bovengrondse of ondergrondse bunker gebruikt, die is gemaakt van gewapend beton. Het is raadzaam om de gehele container in meerdere compartimenten te verdelen, zodat de reactie met een verschuiving in de tijd kan plaatsvinden.

De container is niet volledig gevuld met massa, met ongeveer 20 procent, de rest van de ruimte dient om gas te verzamelen. Twee buizen zijn verbonden met het deksel van de container, de ene wordt naar de consument geleid en de andere naar het waterslot - een container gevuld met water. Dit zorgt voor gaszuivering en droging, gas van hoge kwaliteit wordt geleverd aan de consument.

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.

Het werkingsprincipe van een zonne-energiecentrale thuis

Een zonne-energiecentrale is een systeem dat bestaat uit panelen, een omvormer, een batterij en een controller. Het zonnepaneel zet stralingsenergie om in elektriciteit (zoals hierboven vermeld). Gelijkstroom komt de controller binnen, die de stroom verdeelt over de verbruikers (bijvoorbeeld een computer of verlichting).Een omvormer zet gelijkstroom om in wisselstroom en voedt de meeste elektrische huishoudelijke apparaten. De batterij slaat energie op die 's nachts kan worden gebruikt.

Video beschrijving

Een goed voorbeeld van berekeningen die laten zien hoeveel panelen er nodig zijn om autonoom van stroom te voorzien, zie deze video:

Hoe zonne-energie wordt gebruikt om warmte op te wekken

Zonnesystemen worden gebruikt voor waterverwarming en huisverwarming. Zij kunnen (op verzoek van de eigenaar) ook na het stookseizoen voor warmte zorgen en het huis gratis van warm water voorzien. Het eenvoudigste apparaat zijn metalen panelen die op het dak van het huis zijn geïnstalleerd. Ze verzamelen energie en warm water, dat circuleert door leidingen die eronder verborgen zijn. De werking van alle zonnestelsels is gebaseerd op dit principe, ondanks het feit dat ze structureel van elkaar kunnen verschillen.

Zonnecollectoren bestaan ​​uit:

• opslagtank;
• tankstation;
• controleur
• pijpleidingen;
• uitrusting.

Afhankelijk van het type constructie worden vlakke en vacuümcollectoren onderscheiden. In de eerste is de bodem bedekt met warmte-isolerend materiaal en circuleert de vloeistof door glazen buizen. Vacuümcollectoren zijn zeer efficiënt omdat warmteverliezen tot een minimum worden beperkt. Dit type collector biedt niet alleen zonneverwarming van een privéwoning - het is ook handig om het te gebruiken voor warmwatersystemen en het verwarmen van zwembaden.

Het werkingsprincipe van de zonnecollector

Populaire fabrikanten van zonnepanelen

Meestal zijn producten van Yingli Green Energy en Suntech Power Co. te vinden in de schappen.Ook HiminZonnepanelen (China) zijn populair. Hun zonnepanelen produceren zelfs bij regenachtig weer elektriciteit.

De productie van zonnebatterijen is ook vastgesteld door een binnenlandse fabrikant. De volgende bedrijven doen dit:

• Hevel LLC in Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" in Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) in Moskou;
• JSC "Ryazan-fabriek van metaal-keramische apparaten";
• CJSC "Termotron-zavod" en anderen.

Voor de prijs vind je altijd een geschikte optie. In Moskou bijvoorbeeld, voor zonnepanelen voor een huis, variëren de kosten van 21.000 tot 2.000.000 roebel. De kosten zijn afhankelijk van de configuratie en het vermogen van de apparaten.

Zonnepanelen zijn niet altijd vlak - er zijn een aantal modellen die het licht op één punt focussen

Stappen voor het installeren van de batterij

1. Om de panelen te installeren, wordt de meest verlichte plaats gekozen - meestal zijn dit de daken en muren van gebouwen. Om het apparaat zo efficiënt mogelijk te laten functioneren, worden de panelen onder een bepaalde hoek met de horizon gemonteerd. Er wordt ook rekening gehouden met de mate van duisternis van het territorium: omringende objecten die schaduw kunnen creëren (gebouwen, bomen, enz.)
2. Panelen worden geïnstalleerd met behulp van speciale bevestigingssystemen.
3. Vervolgens worden de modules aangesloten op de batterij, controller en omvormer en wordt het hele systeem aangepast.

Voor de installatie van het systeem wordt altijd een persoonlijk project ontwikkeld, waarbij rekening wordt gehouden met alle kenmerken van de situatie: hoe de installatie wordt uitgevoerd zonnepanelen aan dak van het huis, prijs en voorwaarden. Afhankelijk van het type en de omvang van de werkzaamheden worden alle projecten op individuele basis berekend. De opdrachtgever aanvaardt het werk en krijgt er garantie voor.

Installatie van zonnepanelen moet worden uitgevoerd door professionals en in overeenstemming met veiligheidsmaatregelen.

Dientengevolge - de vooruitzichten voor de ontwikkeling van zonnetechnologieën

Als op aarde de meest efficiënte werking van zonnepanelen wordt belemmerd door lucht, die de straling van de zon tot op zekere hoogte verstrooit, dan is er in de ruimte geen probleem. Wetenschappers ontwikkelen projecten voor gigantische satellieten met zonnepanelen die 24 uur per dag zullen werken. Van hen zal de energie worden verzonden naar ontvangende apparaten op de grond. Maar dit is een kwestie van de toekomst en voor bestaande batterijen zijn de inspanningen gericht op het verbeteren van de energie-efficiëntie en het verkleinen van apparaten.

Geothermische energie

Onontgonnen soorten alternatieve energiebronnen liggen op de loer in de ingewanden van de wereld. De mensheid weet wat de kracht en omvang van natuurlijke manifestaties zijn. De kracht van de uitbarsting van één vulkaan is onvergelijkbaar met een van de door de mens gemaakte energiecentrales.

Helaas weten mensen nog steeds niet hoe ze deze gigantische energie voorgoed moeten gebruiken, maar de natuurlijke warmte van de aarde of geothermische energie trekt de aandacht van wetenschappers, omdat het een onuitputtelijke hulpbron is.

Het is bekend dat onze planeet jaarlijks een enorme hoeveelheid interne warmte uitstraalt, die wordt gecompenseerd door het radioactieve verval van isotopen in de aardkorst. Er zijn twee soorten geothermische energiebronnen.

Ondergrondse zwembaden

Dit zijn natuurlijke zwembaden met warm water of stoom-watermengsel - hydrothermische of stoom-thermische bronnen. Middelen uit deze bronnen worden gewonnen via boorgaten, waarna de energie wordt gebruikt voor de behoeften van de mensheid.

rotsen

De warmte van hete rotsen kan worden gebruikt om water te verwarmen. Om dit te doen, wordt het in de horizon gepompt voor verder gebruik voor energiedoeleinden.

Een van de nadelen van dit soort energie is de zwakke concentratie. In omstandigheden waarbij de temperatuur bij elke 100 meter duiken met 30-40 graden stijgt, kan het economische gebruik ervan worden gegarandeerd.

De technologie om deze energie te gebruiken in veelbelovende "geothermische gebieden" heeft duidelijke voordelen:

• onuitputtelijke reserves;
• ecologische reinheid;
• het ontbreken van hoge kosten voor de ontwikkeling van bronnen.

Verdere ontwikkeling van de beschaving is onmogelijk zonder de introductie van nieuwe technologieën op het gebied van energie. Op dit pad zijn er hardnekkige taken die de mensheid nog moet oplossen.

Desalniettemin speelt de ontwikkeling van deze richting een belangrijke rol, en vandaag is er al apparatuur die aanzienlijk kan besparen op hulpbronnen.Traditionele en alternatieve energiebronnen zijn een uitstekend alternatief daarvoor. Om dergelijke ideeën te implementeren, zijn geduld, bekwame handen en enige vaardigheden en kennis vereist.

Soorten alternatieve energie

Afhankelijk van de energiebron die, als gevolg van transformatie, een persoon in staat stelt elektrische en thermische energie te ontvangen die in het dagelijks leven wordt gebruikt, wordt alternatieve energie ingedeeld in verschillende soorten die de methoden van opwekking bepalen en de soorten installaties die dienen voor deze.

Energie van de zon

Zonne-energie is gebaseerd op de omzetting van zonne-energie, wat resulteert in elektrische en thermische energie.

De productie van elektrische energie is gebaseerd op fysische processen die plaatsvinden in halfgeleiders onder invloed van zonlicht, de productie van thermische energie is gebaseerd op de eigenschappen van vloeistoffen en gassen.

Voor de opwekking van elektrische energie worden zonne-energiecentrales voltooid, met als basis zonnebatterijen (panelen) gemaakt op basis van siliciumkristallen.

De basis van thermische installaties zijn zonnecollectoren, waarbij de energie van de zon wordt omgezet in thermische energie van het koelmiddel.

Het vermogen van dergelijke installaties hangt af van het aantal en het vermogen van individuele apparaten die deel uitmaken van thermische en zonnestations.

Windenergie

Windenergie is gebaseerd op de omzetting van de kinetische energie van luchtmassa's in elektrische energie die wordt gebruikt door consumenten.

De basis van windturbines is een windgenerator. Windgeneratoren verschillen in technische parameters, algemene afmetingen en ontwerp: met een horizontale en verticale rotatieas, verschillende soorten en aantallen bladen, evenals hun locatie (land, zee, enz. ).

waterkracht

Waterkracht is gebaseerd op de omzetting van de kinetische energie van watermassa's in elektrische energie, die ook door de mens voor zijn eigen doeleinden wordt gebruikt.

De objecten van dit type omvatten waterkrachtcentrales met verschillende capaciteiten, geïnstalleerd op rivieren en andere waterlichamen. In dergelijke installaties werkt water onder invloed van de natuurlijke stroming van water of door het aanleggen van een dam in op de wieken van een turbine die elektriciteit opwekt. De hydroturbine is de basis van waterkrachtcentrales.

Een andere manier om elektrische energie te verkrijgen door de energie van water om te zetten, is het gebruik van getijdenenergie, door de bouw van getijdenstations. De werking van dergelijke installaties is gebaseerd op het gebruik van de kinetische energie van zeewater tijdens de getijden die optreden in de zeeën en oceanen onder invloed van zonnestelselobjecten.

De warmte van de aarde

Geothermische energie is gebaseerd op de omzetting van warmte die door het aardoppervlak wordt uitgestraald, zowel op plaatsen waar aardwarmte vrijkomt (seismisch gevaarlijke gebieden), als in andere delen van onze planeet.

Voor het gebruik van aardwarmte worden speciale installaties gebruikt, waardoor de interne warmte van de aarde wordt omgezet in thermische en elektrische energie.

Met een warmtepomp haalt u warmte van het aardoppervlak, ongeacht de locatie. Zijn werk is gebaseerd op de eigenschappen van vloeistoffen en gassen, evenals op de wetten van de thermodynamica.

biobrandstof

Soorten biobrandstoffen verschillen in de manier waarop ze worden verkregen, de aggregatietoestand (vloeibaar, vast, gasvormig) en het gebruik. De indicator die alle soorten biobrandstoffen verenigt, is dat de basis voor hun productie biologische producten zijn, door de verwerking waarvan elektrische en thermische energie wordt verkregen.

Vaste soorten biobrandstoffen zijn brandhout, brandstofbriketten of -pellets, gasvormige zijn biogas en biowaterstof en vloeibare zijn bio-ethanol, biomethanol, biobutanol, dimethylether en biodiesel.

Voor- en nadelen van zonne-energiecentrales

Voordelen:

• Zonne-energie is een hernieuwbare energiebron. Tegelijkertijd is het publiekelijk beschikbaar en gratis.
• Zonne-installaties zijn vrij veilig in gebruik.
• Dergelijke energiecentrales zijn volledig autonoom.
• Ze zijn zuinig en hebben een snelle terugverdientijd. De belangrijkste kosten ontstaan ​​alleen voor de benodigde apparatuur en vergen minimale investeringen in de toekomst.
• Een ander onderscheidend kenmerk is stabiliteit in het werk. Op dergelijke stations zijn er praktisch geen stroompieken.
• Ze zijn niet grillig in onderhoud en zijn vrij eenvoudig te gebruiken.
• Ook voor SPP-apparatuur is een kenmerkende lange gebruiksduur kenmerkend.

Gebreken:

• Als energiebron is het zonnestelsel erg gevoelig voor klimaat, weersomstandigheden en het tijdstip van de dag. Zo'n energiecentrale zal 's nachts of op een bewolkte dag niet efficiënt en productief werken.
• Lagere productiviteit op breedtegraden met sterke seizoenen. Ze zijn het meest effectief in gebieden waar het aantal zonnige dagen per jaar het dichtst bij 100% ligt.
• Zeer hoge en ontoegankelijke kosten van apparatuur voor zonne-installaties.
• De noodzaak van periodieke reiniging van panelen en oppervlakken tegen verontreiniging. Anders wordt er minder straling geabsorbeerd en daalt de productiviteit.
• Een aanzienlijke stijging van de luchttemperatuur in de energiecentrale.
• De noodzaak om het terrein met een enorm gebied te gebruiken.
• Verdere moeilijkheden bij het afvoeren van plantcomponenten, in het bijzonder fotocellen, na het einde van hun levensduur.

Zoals op elk industrieel gebied heeft de verwerking en conversie van zonne-energie zijn sterke en zwakke punten.

Het is erg belangrijk dat de voordelen de nadelen dekken, in dat geval zal het werk gerechtvaardigd zijn.

Tegenwoordig zijn de meeste ontwikkelingen in deze branche gericht op het optimaliseren en verbeteren van de werking en het gebruik van bestaande methoden en op het ontwikkelen van nieuwe die veiliger en productiever zijn.

Het nut van het gebruik van een zonnestelsel

Zonnestelsel - een complex voor het omzetten van zonnestralingsenergie in thermische energie, die vervolgens wordt overgebracht naar een warmtewisselaar om het koelmiddel van een verwarmings- of watertoevoersysteem te verwarmen.

Het rendement van een thermische zonne-installatie hangt af van de zonnestraling - de hoeveelheid energie die wordt ontvangen tijdens één dag licht per 1 m² oppervlak dat zich onder een hoek van 90 ° ten opzichte van de richting van de zonnestralen bevindt. De meetwaarde van de indicator is kWh / m², de waarde van de parameter varieert afhankelijk van het seizoen.

Het gemiddelde niveau van zonnestraling voor een regio met een gematigd landklimaat is 1000-1200 kWh/m² (per jaar). De hoeveelheid zon is de bepalende parameter voor het berekenen van de prestaties van een zonnestelsel.

Het gebruik van een alternatieve energiebron stelt u in staat om het huis te verwarmen, warm water te krijgen zonder traditionele energiekosten - uitsluitend door zonnestraling

Het installeren van een zonnesysteem is een kostbare aangelegenheid. Om ervoor te zorgen dat kapitaaluitgaven zichzelf rechtvaardigen, is een nauwkeurige berekening van het systeem en naleving van installatietechnologie noodzakelijk.

Voorbeeld. De gemiddelde waarde van zonne-instraling voor Tula midden in de zomer is 4,67 kV / m² * dag, op voorwaarde dat het systeempaneel onder een hoek van 50° wordt geïnstalleerd. Het rendement van een zonnecollector met een oppervlakte van 5 m² wordt als volgt berekend: 4,67 * 4 = 18,68 kW warmte per dag. Dit volume is voldoende om 500 liter water te verwarmen van een temperatuur van 17°C tot 45°C.

Zoals de praktijk laat zien, kunnen huisjeseigenaren in de zomer bij gebruik van een zonne-installatie volledig overschakelen van elektrische of gasverwarming naar de zonnemethode

Over de wenselijkheid van het introduceren van nieuwe technologieën gesproken, het is belangrijk om rekening te houden met de technische kenmerken van een bepaalde zonnecollector. Sommige beginnen met 80W/m² zonne-energie, andere beginnen met 20W/m²

Zelfs in een zuidelijk klimaat loont het gebruik van een collectorsysteem uitsluitend voor verwarming niet. Als de installatie uitsluitend in de winter wordt gebruikt met een tekort aan zon, worden de kosten van apparatuur zelfs gedurende 15-20 jaar niet gedekt.

Om het zonnecomplex zo efficiënt mogelijk te gebruiken, moet het worden opgenomen in de warmwatervoorziening. Zelfs in de winter kunt u met de zonnecollector de energierekening voor waterverwarming tot 40-50% "verlagen".

Volgens experts is het zonnestelsel voor huishoudelijk gebruik in ongeveer 5 jaar terugverdiend. Met een stijging van de elektriciteits- en gasprijzen wordt de terugverdientijd van het complex verkort

Naast de economische voordelen heeft "zonneverwarming" nog andere voordelen:

1. Milieu vriendelijkheid. Verminderde uitstoot van kooldioxide. Een jaar lang voorkomt 1 m² van een zonnecollector dat 350-730 kg mijnbouw in de atmosfeer terechtkomt.
2. Esthetiek. De ruimte van een compact bad of keuken kan worden bespaard door omvangrijke boilers of gasboilers.
3. Duurzaamheid. Fabrikanten beweren dat als de installatietechnologie wordt gevolgd, het complex ongeveer 25-30 jaar meegaat. Veel bedrijven geven een garantie tot 3 jaar.

Argumenten tegen het gebruik van zonne-energie: uitgesproken seizoensinvloeden, weersafhankelijkheid en hoge initiële investering.

Numerieke kenmerken van zonnestraling

Er is zo'n indicator als de zonneconstante. De waarde is 1367 watt. Dit is de hoeveelheid energie per 1 m². planeet aarde. Dat is zo'n 20-25% minder energie die door de atmosfeer het aardoppervlak bereikt. Daarom is de waarde van zonne-energie per vierkante meter, bijvoorbeeld op de evenaar, 1020 watt. En ik houd rekening met de verandering van dag en nacht, de verandering in de hoek van de zon boven de horizon, deze indicator neemt ongeveer 3 keer af.

Maar waar komt deze energie vandaan? Wetenschappers begonnen dit probleem voor het eerst aan te pakken in de 19e eeuw, en de versies waren compleet anders. Tegenwoordig is het als resultaat van een groot aantal onderzoeken betrouwbaar bekend dat de bron van zonne-energie de reactie is van de transformatie van 4 waterstofatomen in een heliumkern. Als gevolg van dit proces komt er een aanzienlijke hoeveelheid energie vrij. Zo komt de energie die vrijkomt bij de transformatie van 1 gr. waterstof is vergelijkbaar met de energie die vrijkomt bij de verbranding van 15 ton benzine.

Warmtepompen voor woningverwarming

Warmtepompen gebruiken alle beschikbare alternatieve energiebronnen. Ze halen warmte uit water, lucht, grond. In kleine hoeveelheden is deze warmte er zelfs in de winter, dus de warmtepomp vangt deze op en leidt deze om naar de verwarming van het huis.

Warmtepompen gebruiken ook alternatieve energiebronnen - de warmte van de aarde, water en lucht

Werkingsprincipe

Waarom zijn warmtepompen zo aantrekkelijk? Het feit dat als u 1 kW energie hebt uitgegeven voor het pompen, u in het ergste geval 1,5 kW warmte ontvangt, en de meest succesvolle implementaties kunnen tot 4-6 kW opleveren.En dit is op geen enkele manier in tegenspraak met de wet van behoud van energie, omdat energie niet wordt besteed aan het verkrijgen van warmte, maar niet aan het pompen ervan. Dus geen inconsistenties.

Schema van een warmtepomp voor het gebruik van alternatieve energiebronnen

Warmtepompen hebben drie werkende circuits: twee externe en ze zijn intern, evenals een verdamper, een compressor en een condensor. Het schema werkt als volgt:

• In het primaire circuit circuleert een koelvloeistof, die warmte ontleent aan bronnen met een laag potentieel. Het kan in water worden neergelaten, in de grond worden begraven of het kan warmte uit de lucht halen. De hoogst bereikte temperatuur in dit circuit ligt rond de 6°C.
• Het interne circuit circuleert een verwarmingsmedium met een zeer laag kookpunt (meestal 0°C). Bij verhitting verdampt het koelmiddel, de damp komt de compressor binnen, waar het onder hoge druk wordt gecomprimeerd. Bij compressie komt warmte vrij, de koudemiddeldamp wordt verwarmd tot een gemiddelde temperatuur van +35°C tot +65°C.
• In de condensor wordt warmte overgedragen aan het koelmiddel van het derde - verwarmings - circuit. Koeldampen worden gecondenseerd en komen vervolgens verder in de verdamper. En dan herhaalt de cyclus zich.

Het verwarmingscircuit kan het beste worden gedaan in de vorm van een warme vloer. De temperaturen zijn hiervoor het beste. Het radiatorsysteem zal te veel secties nodig hebben, wat lelijk en onrendabel is.

Alternatieve bronnen van thermische energie: waar en hoe warmte te krijgen

Maar de grootste moeilijkheid is het apparaat van het eerste externe circuit, dat warmte verzamelt. Omdat de bronnen weinig potentiaal hebben (er is weinig warmte aan de onderkant), zijn grote oppervlakken nodig om het in voldoende hoeveelheden op te vangen. Er zijn vier soorten contouren:

• Ringen gelegd in waterleidingen met een koelvloeistof.Het waterlichaam kan van alles zijn - een rivier, een vijver, een meer. De belangrijkste voorwaarde is dat het zelfs bij de meest strenge vorst niet mag doorvriezen. Pompen die warmte uit de rivier pompen werken efficiënter; in stilstaand water wordt veel minder warmte overgedragen. Zo'n warmtebron is het gemakkelijkst te implementeren - gooi pijpen, bind een lading. Er is alleen een grote kans op accidentele schade.

• Thermische velden met leidingen begraven onder het vriespunt. In dit geval is er maar één nadeel: grote hoeveelheden grondwerken. We moeten de grond over een groot gebied, en zelfs tot een stevige diepte, verwijderen.

• Gebruik van geothermische temperaturen. Er wordt een aantal diepe putten geboord en daarin worden koelcircuits neergelaten. Het mooie van deze optie is dat er weinig ruimte nodig is, maar niet overal kan tot grote diepte worden geboord en boorservices kosten veel. U kunt echter zelf een boorinstallatie maken, maar het werk is nog niet eenvoudig.

• Extractie van warmte uit de lucht. Dit is hoe airconditioners met de mogelijkheid van verwarming werken - ze halen warmte uit de "buitenboord" lucht. Zelfs bij temperaturen onder het vriespunt werken dergelijke eenheden, hoewel bij een niet erg "diepe" min - tot -15 ° C. Om het werk intensiever te maken, kun je de warmte van de ventilatieschachten gebruiken. Gooi daar een paar stroppen met koelvloeistof en pomp daar de warmte vandaan.

Het grootste nadeel van warmtepompen is de hoge prijs van de pomp zelf, en de installatie van warmteverzamelvelden is niet goedkoop. In dit geval kunt u geld besparen door de pomp zelf te maken en ook de contouren met uw eigen handen te leggen, maar het bedrag blijft nog steeds aanzienlijk. Het voordeel is dat verwarming goedkoop is en dat het systeem lang meegaat.

soorten

Tegenwoordig winnen verschillende soorten zonnepanelen steeds meer aan populariteit. Op het eerste gezicht lijkt het misschien dat alle zonnepanelen hetzelfde zijn: een groot aantal individuele kleine zonnecellen zijn met elkaar verbonden en bedekt met een transparante film. Maar in werkelijkheid verschillen alle modules in kracht, ontwerp en grootte. En op dit moment hebben fabrikanten zonnesystemen onderverdeeld in twee hoofdtypen: silicium en film.

Voor huishoudelijke doeleinden worden zonnepanelen met silicium fotocellen geïnstalleerd. Ze zijn de meest populaire op de markt. Waarvan er ook drie soorten kunnen worden onderscheiden - deze zijn polykristallijn, eenkristal, ze zijn al in meer detail beschreven in het artikel, en amorf, waar we meer in detail op zullen ingaan.

Amorf - zijn ook gemaakt op basis van silicium, maar hebben daarnaast ook een flexibele elastische structuur. Maar ze zijn niet gemaakt van siliciumkristallen, maar van silaan - een andere naam voor siliciumwaterstof. Van de kenmerken van amorfe modules kan men een uitstekende efficiëntie opmerken, zelfs bij bewolkt weer en het vermogen om elk oppervlak te herhalen. Maar de efficiëntie is veel lager - slechts 5%.

Het tweede type zonnepanelen - film, wordt geproduceerd op basis van verschillende stoffen.

• Cadmium - dergelijke panelen werden in de jaren 70 van de vorige eeuw ontwikkeld en in de ruimte gebruikt. Maar tegenwoordig wordt cadmium ook gebruikt bij de productie van industriële en huishoudelijke zonne-energiecentrales.
• Modules op basis van halfgeleider CIGS - ontwikkeld uit koperselenide, indium en zijn filmpanelen. Indium wordt ook veel gebruikt bij de vervaardiging van monitoren met vloeibare kristallen.
• Polymeer - ook gebruikt bij de productie van zonnefilmmodules. De dikte van één paneel is ongeveer 100 nm, maar het rendement blijft op het niveau van 5%. Maar uit de pluspunten kan worden opgemerkt dat dergelijke systemen een betaalbare prijs hebben en geen schadelijke stoffen in de atmosfeer uitstoten.

Maar ook vandaag zijn er minder omvangrijke draagbare modellen op de markt. Ze zijn speciaal ontworpen voor gebruik tijdens buitenactiviteiten. Vaak worden dergelijke zonnepanelen gebruikt om draagbare apparaten op te laden: kleine gadgets, mobiele telefoons, camera's en camcorders.

Draagbare modules zijn onderverdeeld in vier typen.

• Laag stroomverbruik - geef een minimale lading, wat voldoende is om een ​​mobiele telefoon op te laden.
• Flexibel - kan worden opgerold en heeft hierdoor een klein gewicht en vanwege de grote populariteit onder toeristen en reizigers.
• Gefixeerd op een substraat - ze hebben een veel groter gewicht, ongeveer 7-10 kg en geven dienovereenkomstig meer energie. Dergelijke modules zijn speciaal ontworpen voor gebruik op lange autoritten en kunnen ook worden gebruikt om een ​​landhuis gedeeltelijk autonoom van energie te voorzien.
• Universeel - onmisbaar voor wandelen, het apparaat heeft meerdere adapters voor het gelijktijdig opladen van verschillende apparaten, het gewicht kan oplopen tot 1,5 kg.

Is het geschikt voor een gewoon huis?

• Voor huishoudelijk gebruik is zonne-energie een veelbelovende vorm van energie.
• Als bron van elektrische energie voor woongebouwen worden zonne-energiecentrales gebruikt, die worden geproduceerd door industriële ondernemingen in Rusland en in het buitenland. Installaties worden uitgegeven verschillende macht en een complete set.
• Het gebruik van een warmtepomp - voorziet een woongebouw van warm water, verwarmt het water in het zwembad, verwarmt de koelvloeistof in het verwarmingssysteem of de lucht in het pand.
• Zonnecollectoren - kunnen worden gebruikt in huisverwarming en warmwatersystemen. Efficiënter, in dit geval vacuümbuiscollectoren.