Альтернативная энергия для частного дома своими руками: Альтернативная энергия дома — 3 самых выгодных источника: как сделать своими руками

Принцип работы и обзор геотермальных насосов

Переоборудование автогенератора и изготовление тихоходного ветрогенератора своими руками

Отличительной чертой альтернативных источников энергии является их экологическая чистота и безопасность.

Довольно малая мощность установок и привязка к определенным условиям местности позволяют эффективно эксплуатировать только комбинированные системы традиционных и альтернативных источников.

Ваш дом использует альтернативную энергетику в качестве источников тепла и электроэнергии? Вы самостоятельно собрали ветрогенератор или изготовили солнечные батареи? Поделитесь, пожалуйста, своим опытом в комментариях к нашей статье.

Энергия для дома своими руками. Альтернативные источники энергии.

После постройки дома и ввода его в эксплуатацию основные расходы будут именно на энергию. Это обстоятельство делает выгодным использование альтернативных источников. В тоже время устройства для получения альтернативной энергии дороги сами по себе и срок их окупаемости составляет не менее 10 лет. Выходом будет альтернативные источники энергии для дома своими руками. Их изготовление стоит в разы дешевле. При этом используется не изготовление с нуля, а сборка из готовых компонентов. Здесь есть множество решений. Их можно разделить на системы генерации энергии и системы ее сохранения.

Ветрогенераторы для дома дачи

В первую очередь интересны из-за своей низкой стоимости при самостоятельном изготовлении. Если их приобретать новыми в готовом виде, то особой выгоды в сравнении с солнечными батареями они не обеспечивают. Исключение — ветреные места, например, горные районы. При самостоятельном изготовлении выгода может быть огромной.

При установке нужно помнить, что ветрогенераторы издают шум. Скоростные модели при работе на сильном ветре небезопасны, из-за возможного разлета элементов лопастей. Лучше всего ветряки подходят для больших ветреных участков, с низкой стоимостью земли. Там под них вполне можно отвести несколько соток в отдаленном углу. Для компактных участков, придомовых территорий в коттеджных поселках они не подходят.

Вертикальные тихоходные ветрогенераторы безопасны и производят меньше шума. Ветровое колесо у них намного проще в изготовлении, но сам электрический генератор требует повышающего редуктора.

Солнечные батареи

Их можно назвать самым лучшим источником альтернативной энергии. Они не имеют подвижных элементов, чрезвычайно надежны и эффективны, подходят для любых населенных климатических зон. Солнечные батареи можно размещать в коттеджных поселках, на компактных городских участках, на крыше дома. Они очень функциональны, но их распространению препятствует высокая цена. Советы по выгодному приобретению:

• приобретать панели не менее 250 Вт мощности;
• не покупать солнечные батареи у посредников;
• не приобретать готовых комплектов с инверторами;

Выгодно купить солнечные батареи можно на Алиэкспрессе и сайтах производителей. Китайские производители вне конкуренции в ценовом отношении. Панели по 200 – 250 вт наиболее удобны (площадь 1 – 1,5м). Также функциональны гибкие пленочные солнечные элементы.

Такие альтернативные источники энергии как солнце обладают суточной цикличностью. Поэтому часть стоимости системы нужно будет потратить на аккумуляторы. Предложено множество вариантов.

Запасаем электроэнергию

Солнечная альтернативная энергетика требует аккумуляторных батарей. В доме нет особых требований по массе и габаритам батарей, поэтому выбор нужно проводить по цене и количеству циклов. Сейчас оптимальный вариант — свинцово-кислотные батареи. Они обладают энергоемкостью 50 Вт/кг и самой низкой стоимостью. Рассматривать другие типы аккумуляторов нерентабельно.

Приобретать нужно только самые крупные форм-факторы батарей. Чем больше емкость одной единицы — тем дешевле будет весь комплект в пересчете на один Вт запасенной энергии. От автомобильных аккумуляторов желательно отказаться. Лучше использовать батареи для грузовиков или тяговые для погрузчиков. Выгодные варианты есть в комплектах батарей для промышленных ИБП.

Электросеть постоянного тока в доме

Если посмотреть на готовые солнечные электростанции для дома, то можно заметить, что 30-50% стоимости занимает преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). При самостоятельной сборке солнечной электростанции этот узел можно исключить. В этом случае будет сеть низкого напряжения и постоянного тока. Для нее потребуются специализированные приборы. Обычная бытовая техника работать не будет, поэтому это решение оправданно, только когда такие электроприборы имеются.

Это может быть, например, специально изготовленная электроплита, система LED освещения, насос с двигателем постоянного тока и другие устройства. Изготовление таких потребителей электроэнергии оправданно, так как в сравнении с готовой солнечной электростанцией вы экономите 30-50% стоимости.

Напрямую подключать солнечные батареи даже к специально изготовленным потребителям электроэнергии не рекомендуется. Необходим стабилизатор напряжения (на постоянный ток). Его стоимость не идет ни в какое сравнение с преобразователем. Кроме того, он тоже может быть изготовлен самостоятельно.

Тепловая энергия и отопление для частного дома

Самое лучшее решение в этой области — тепловой насос. Готовые модели таких котлов стоят недорого. Самостоятельно нужно изготавливать только теплообменники. Источниками дополнительного тепла служит почва, воздух в помещении, вода. Очень выгодно развивать направление аккумуляции тепла. Вода — максимально удобный теплоноситель. Она может использоваться в системах классических солнечных нагревателей. Основной материал – медные и стальные трубы, готовые элементы радиаторов.

Вам понравится

какие технологии можно использовать, их преимущества и недостатки

О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Виды альтернативных источников энергии

Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:

• солнечные батареи;
• солнечные коллекторы;
• тепловые насосы;
• ветрогенераторы;
• установки для поглощения энергии воды;
• биогазовые установки.

Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.

Видео: какую природную энергию можно использовать

Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме

Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте

Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.

Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом

Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать. Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:

1. Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
2. Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
3. Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
4. Поместить фотоэлементы в каркас.
5. Выполнить монтаж корпуса.

Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.

Полученное электричество можно использовать для питания бытовой техники или же для обогрева помещения при помощи технологии теплого пола. Но энергия солнца пригодна не только для выработки электрической энергии. С помощью солнечной энергии можно нагревать воду. Об этом в следующем разделе статьи. Итак, преимущества этого источника энергии:

• неиссякаемость;
• отсутствие каких-либо отходов или шумов в процессе производства энергии;
• автономность;
• относительно дешевое техническое обслуживание;
• прогрессивность;

Недостатки этой технологии таковы:

• высокая стоимость самих панелей и наладочных работ;
• небольшое загрязнение планеты выбросами при производстве;
• дорогие аккумуляторные батареи;
• низкий КПД панелей, и, как следствие, необходимость их большого количества.

Подробная инструкция по изготовлению солнечной батареи в нашем следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Видео: изготовление солнечной батареи своими руками

Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.

Устройство и использование солнечных коллекторов

Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.

Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством

На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:

• воздушные;
• трубчатые;
• плоские.

Воздушные

Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета

Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.

Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.

Трубчатые

Плюс такого коллектора — простота и надежность

Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.

Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.

Плоские

Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы

Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.

Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.

Полная инструкция по изготовлению монтажу солнечного коллектора в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

Использование энергии ветра

Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:

• генератора;
• высокой башни;
• лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
• батареи;
• системы электронного управления.

Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.

Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер

Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.

Достоинства:

• отсутствие выбросов;
• автономность;
• использование одного из возобновляемых ресурсов;

Недостатки:

• необходимость в постоянстве ветра;
• высокая начальная цена;
• шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
• занимают большие площади.

Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении

Пошаговое руководство по изготовлению ветрогенератора своими руками на нашем сайте: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Вода как источник энергии

Самый известный способ использования воды для получения электричества — это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.

Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.

Недостатки:

• затопление прибрежных территорий;
• уменьшение численности обитателей рек;
• шум.

Для использования энергии воды строят специальные станции

Сила течений

Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.

Энергия приливов

Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.

Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.

Плюсы этого способа:

• дешевое обслуживание;
• приманка для туристов.

Недостатки:

• значительные затраты на строительство;
• вред для морской фауны;
• ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.

Применение биогаза

Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:

• герметичного бака;
• шнека для перемешивания органических отходов;
• патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
• горловины для заливки отходов и воды;
• патрубка, по которому поступает полученный газ.

Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.

К устройству и правилам эксплуатации такого газового генератора предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.

Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево

Этот продукт переработки отходов можно использовать как:

• сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
• замену природному газу в плитах, горелках и котлах.

Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:

• выбросы от сжигания;
• несовершенная технология получения;
• цена аппарата для создания биогаза.

Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз — опасное для здоровья горючее вещество

Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.

Применение биотоплива (биогаза)

Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:

• наружного контура с теплоносителем;
• внутреннего контура с теплоносителем;
• испарителя;
• компрессора;
• конденсатора.

В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.

Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание

Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.

Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы

К достоинствам этих установок можно отнести:

• энергоэффективность;
• пожаробезопасность;
• многофункциональность;
• длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.

Слабой стороной подобной системы являются:

• высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
• требование к состоянию питающей электросети;
• более шумные, чем классический газовый котел;
• необходимость проведения буровых работ.

Видео: как работают тепловые насосы

Статьи в тему:

Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.

Материал обновлен 30.01.2018

Альтернативные источники энергии для частного дома своими руками, видео

Генератор из биоотходов

Биогаз – это экологически чистый вид топлива. Используют его аналогично природному газу. Технология производства основана на жизнедеятельности анаэробных бактерий. Отходы помещают в ёмкость, в процессе разложения биологических материалов выделяются газы: метан и сероводород с примесью углекислоты.

Данную технологию активно используют в Китае и на животноводческих фермах Америки. Чтобы в домашних условиях получать биогаз непрерывно, нужно иметь фермерское хозяйство или доступ к бесплатному источнику навоза.

Для сооружения такой установки понадобится герметичная ёмкость с вмонтированным шнеком для перемешивания, патрубок для отвода газа, горловина для загрузки отходов и штуцер для выгрузки отработанных отходов. Конструкция должна быть идеально герметичной. Если газ не будет отбираться постоянно, то понадобится установить предохранительный клапан для сброса избыточного давления, чтобы у ёмкости не сорвало «крышу». Порядок действий следующий.

1. Выбираем место для обустройства ёмкости. Размер подберите исходя из количества имеющихся отходов. Для эффективной работы целесообразно её заполнение на две трети. Резервуар может быть металлическим или из армированного бетона. Большое количество биогаза не удастся получить из маленькой ёмкости. Из тонны отходов выйдет 100 кубов газа.
2. Чтобы ускорить процесс работы бактерий, потребуется подогрев содержимого. Его можно осуществить несколькими путями: под ёмкость поместить змеевик, подключенный к системе отопления или установить ТЭНы.
3. Анаэробные микроорганизмы находятся в самом сырье, при определённой температуре они становятся активными. Автоматическое устройство в водонагревательных котлах включит обогрев при поступлении новой партии и отключит, когда отходы прогреются до заданной температуры.
   Полученный газ можно преобразовать в электричество через газовый электрогенератор.

Совет. Отработанные отходы используются в качестве компостного удобрения для садовых грядок.

Энергия из ветра

Наши предки давно научились применять энергию ветра для своих нужд. В принципе, с тех пор конструкция почти не изменилась. Только жернова сменил привод генератора, преобразующий энергию вращающихся лопастей в электричество.

Для изготовления генератора понадобятся следующие детали:

• генератор. Некоторые используют мотор от стиральной машинки, слегка преобразовав ротор;
• мультипликатор;
• аккумулятор и контроллер его заряда;
• преобразователь напряжения.

Существует множество схем самодельных ветрогенераторов. Все они комплектуются по одному принципу.

1. Собирается рама.
2. Устанавливается поворотный узел. За ним монтируются лопасти и генератор.
3. Монтируют боковую лопату с пружинной стяжкой.
4. Генератор с пропеллером крепится на станину, затем её устанавливают на раму.
5. Подсоединяют и соединяют с поворотным узлом.
6. Устанавливают токосъёмник. Соединяют его с генератором. Провода подводят к батарее.

Совет. От диаметра пропеллера будет зависеть число лопастей, а также количество генерируемого электричества.

Тепловой насос

Чтобы получить энергию из земных глубин, потребуется соорудить достаточно сложное устройство, которое позволит получать альтернативную энергию из грунтовых вод, самого грунта или из воздуха. Чаще всего такие устройства применяют для обогрева помещений. По сути, агрегат представляет собой большую холодильную камеру, которая при охлаждении окружающей среды преобразует энергию и отдаёт в виде тепла с высоким потенциалом. Составляющие системы:

1. Наружный и внутренний контур с фреоном.
2. Испаритель.
3. Компрессор.
4. Конденсатор.

Коллектор можно установить вертикально, если площадь участка не позволяет установить горизонтальный. Бурят несколько глубоких скважин и опускают в них контур. Горизонтально его располагают в грунт на глубину полтора метра. Если дом расположен на берегу водоёма, теплообменник прокладывают в воде.
Компрессор можно взять от кондиционера. Конденсатор изготавливается из 120 л бака. В ёмкость вставляется медный змеевик, по нему будет циркулировать фреон, и вода из отопительной системы начнёт прогреваться.

Испаритель изготавливается из пластиковой бочки объёмом более 130 литров. В этот бак вставляется ещё один змеевик, его совмещение с предыдущим будет осуществляться через компрессор. Патрубок испарителя делают из обрезка канализационной трубы. Посредством патрубка регулируется поступление воды из водохранилища.

Испаритель опускается в водоём. Вода, обтекая его, побуждает испарение фреона. Газ поднимается в конденсатор и отдаёт тепло воде, которая окружает змеевик. Теплоноситель циркулирует в системе отопления, обогревая помещение.

Совет. Температура воды водоёма не имеет значения, важно лишь её постоянное наличие.

Энергия солнца — в электричество

Солнечные панели впервые начали делать для космических кораблей. В основе устройства лежит способность фотонов создавать электрический ток. Вариаций конструкции солнечных батарей великое множество и каждый год они совершенствуются. Самостоятельно изготовить солнечную батарею можно двумя способами:

Способ №1. Купить готовые фотоэлементы, собрать из них цепь и накрыть конструкцию прозрачным материалом. Работать нужно предельно осторожно, все элементы очень хрупкие. Каждый фотоэлемент имеет маркировку в вольт-амперах. Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности. Последовательность работы такая:

• для изготовления корпуса понадобится лист фанеры. По периметру прибиваются деревянные рейки;
• в листе фанеры сверлятся отверстия для вентиляции;
• внутрь помещается лист ДВП со спаянной цепью фотоэлементов;
• проверяется работоспособность;
• на рейки прикручивается оргстекло.

Способ №2 требует знаний электротехники. Электрическая цепь собирается из диодов Д223Б. Спаивают их по рядам последовательно. Помещают в корпус, накрытый прозрачным материалом.

Фотоэлементы бывают двух видов:

1. Монокристаллические пластины обладают КПД 13% и прослужат четверть века. Безупречно работают только в солнечную погоду.
2. Поликристаллические имеют КПД ниже, их срок службы всего 10 лет, но мощность не падает при облачности. Панель площадью 10 кв. м. способна произвести 1КВт энергии. При размещении на крыше стоит учитывать общий вес конструкции.

Готовые батареи размещают на самой солнечной стороне. Панель необходимо оснастить возможностью регулировки наклона угла по отношению к Солнцу. Вертикальное положение устанавливают во время снегопадов, чтобы батарея не вышла из строя.

Солнечную панель можно использовать с аккумулятором или без него. Днём потреблять энергию солнечной батареи, а ночью — аккумулятора. Либо днём пользоваться солнечной энергией, а ночью — от центральной сети электроснабжения.

Самодельная гидроэлектростанция

При наличии на участке ручья или водоёма с плотиной дополнительным источником альтернативной электроэнергии станет самодельная гидроэлектростанция. В основе устройства лежит водяное колесо, а мощность будет зависеть от скорости течения воды. Материалы для изготовления генератора и колеса можно взять от автомобиля, а обрезки уголка и металла найдутся в любом хозяйстве. Кроме этого, понадобится кусок медного провода, фанера, смола полистироловая и неодимовые магниты.

Последовательность работ:

1. Делается колесо из 11 дюймовых дисков. Из стальной трубы изготавливаются лопасти (режем трубу вдоль на 4 части). Потребуется 16 лопастей. Диски стягиваются болтами, зазор между ними 10 дюймов. Лопасти привариваются сваркой.
2. Изготавливается сопло по ширине колеса. Его делают из обрезка металла, выгнув по размеру и соединив сваркой. Сопло настраивают по высоте. Это позволит отрегулировать водяной поток.
3. Сваривается ось.
4. Устанавливается колесо на ось.
5. Делается обмотка, заливаются смолой катушки – статор готов. Собираем генератор. Из фанеры изготавливается шаблон. Устанавливают магниты.
6. Генератор защищают металлическим крылом от водяных брызг.
7. Колесо, ось и крепежи с соплом покрывают краской для защиты металла от коррозии и эстетического удовольствия.
8. Регулировкой сопла добиваются наибольшей мощности.

Самодельные устройства не требуют больших капиталовложений и производят энергию бесплатно. Если совместить несколько видов альтернативных источников, то такой шаг ощутимо снизит расходы на электроэнергию. Для сбора агрегата понадобятся только умелые руки и ясная голова.

Альтернативные источники энергии: видео

Источники энергии для дома: фото

Альтернативная энергия для частного дома своими руками

Хозяева домов могут уменьшить счета за электроэнергию, если применят альтернативные энергосберегающие технологии.

Для этого можно установить на своем участке, на плоских и наклонных поверхностях крыши дома:

• солнечные батареи;
• солнечные коллекторы;
• ветрогенераторы;
• светодиодные фонари;
• тепловые насосы.

Все это источники переменного тока, получаемого от солнца, воды и ветра. Полученного количества тепла и электричества хватит для помещений и подсобных хозяйств, например, теплицы. Для установки таких средств приобретают готовые комплектующие в магазинах, выполняют сборку, монтаж и установку. Альтернативная энергия которая будет использоваться для частного дома доступна с точки зрения технологий и финансово, так как часто реализуется своими руками.

Собираем альтернативный источник энергии | Лучшие идеи для частного дома

Получать электроэнергию и тепло от общих сетей финансово невыгодно. Экологии наносится вред. Автономные энергоэффективные технологии снабжают необходимыми энергоресурсами. Оплата коммунальных услуг снижается. Окружающая среда не загрязняется.

Доступны разные виды альтернативной энергетики для сбережения ресурсов, которые можно использовать.

Солнечные батареи

Солнечный поток – это энергия, при помощи которой получают:

• тепло для обогрева дома;
• электричества – свет и работа электроприборов.

Плюсы:

• неограниченность ресурса;
• экологичность;
• полная бесшумность;
• трансформация исходной энергии в разные виды;
• самостоятельное конструирование.

КПД солнечных панелей зависит от интенсивности ухода за ними. При появлении налета пыли или грязи отдача снижается.

У монокристаллов коэффициент полезного действия составляет 14%, тогда как у поликристаллов – 9%.

Получение электроэнергии из недр земли

Чтобы получить из недр Земли энергию, устанавливают тепловой насос, работающий по геотермальному принципу. Схема универсальная – она дает возможномть получать электричество как из почвы, так и из грунтовых вод.

Генератор из биоотходов

Биогаз также используется для отопления. Принцип работы прибора аналогичен тем, которые работают на природном топливе. Получают энергоресурсы благодаря жизнедеятельности анаэробных бактерий. Отходы помещают в закрытую емкость. В баке процесс жизнедеятельности бактерий приводит к выделению газа метана.

Недостаток – нужен постоянный источник отходов. Поэтому станцию, работающую на биотопливе, используют на фермах.

Энергия из ветра

Использование ветрогенератора основано на принципе мельницы. Вращающиеся лопасти вырабатывают электричество.

Применение возможно только в областях, где постоянно дуют ветра, которые должны обладать достаточной мощностью, для того, чтобы вращать лопасти.

Самодельная гидроэлектростанция

Если в шаговой доступности находится ручей со стремниной, то на нем можно организовать самодельную электростанцию. Это даст дополнительную возможность получать электричество.

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи

Для того, чтобы повысить автономность работы аккумулятора, используют солнечные батареи. Оснастив накопительное устройство солнечными пластинами в 30-35 мА, можно обеспечить бесперебойное питание устройства, выдающего емкость в 0,5 А/ч.

Единственная проблема, которая может в этом случае возникнуть – облачная погода. Она растягивает во времени зарядку аккумулятора. Ночью процесс останавливается.

Тепловые насосы для отопления

Тепловые насосы – это емкость, заполненная фреоном. Весь режим работы альтернативного устройства основан на цикле Карно, когда тепло забирается из окружающей среды.

Принцип работы теплового насоса

В состав насоса входят:

• Внешний контур, который заполняется теплоносителем природного происхождения.
• Внутренний контур, который заполняют проточной водой.
• Испаритель.
• Компрессор.
• Конденсатор.

Принцип работы заключается в том, что наружный контур помещается в любой тип теплоносителя, например, в водоем. При перепадах температуры (между дневными и ночными показателями) происходит выделение тепла водой. Этот выделенный излишек забирается внутренним контуром и преобразуется в энергию.

Сборка теплового насоса из подручных материалов

Для того, чтобы в домашних условиях изготовить альтернативный тепловой насос необходим в первую очередь компрессор мощностью не менее 7 кВт. Вторым элементом является конденсатор, который должен быть выполнен из нержавеющего металла. Внутрь бака помещается медный змеевик. Важно – там, где змеевик выходит из бака необходимо продумать элементы крепления, которые позволят подсоединить шланг. Суть змеевика заключается в том, что в нем будет находиться фреон.

Пластиковый испаритель должен иметь приблизительно такой же объем бака, как и накопитель. В нем устанавливают продолжение змеевика, по которому в дальнейшем будет циркулировать фреон.

Вход в бак снабжается канализационной трубой. Бак будет наполняться водой из природного резервуара.

Схема работы и последовательность шагов:

• Испаритель устанавливается в водоеме. Он заполняется водой.
• Хладагент испаряется.
• Он поднимается по трубам и переходит в емкость испарителя.
• Из-за перепада температуры он конденсируется и выделяет тепло.

Устройство и использование ветрогенераторов

Конструкция ветрогенератора состоит из двух основных частей. Механическая часть состоит из столба, к которому крепится вертушка. Столб ставят как можно дальше от дома. Подвижная часть представляет собой лопасти, прикрепленные к цилиндру, внутри которого имеется шарикоподшипниковый механизм. Он обеспечивает вращение. Интенсивность оборотов влияет на количество тока, который будет вырабатывать вся конструкция.

Вторая часть – это генератор. Его можно приобрести в электротехническом магазине.

Основная задача правильно совместить две части изделия, для его правильной работы.

После сборки устанавливать конструкцию нужно в тех местах, где потоки воздуха смогут крутить лопасти максимально быстро и долго. Иначе эффективность будет низкой.

Классификация ветряных генераторов – источников альтернативной энергии

По типу конструкции ветрогенераторы могут быть:

• Горизонтальные – крыльчатые.
• Вертикальные – карусельного типа.

Устройство ветряного генератора

Конструкция обуславливает следующий принцип действия альтернативного механизма:

1. Лопасти колеса вращаются под действием ветра.
2. Вращение передает на ротор двигателя крутящий момент. Сам вал находится внутри конструкции. Между лопастями и валом расположен редуктор, который способен преобразовать малое количество вращений в большее – для того, чтобы увеличить мощность.
3. Далее располагается инвертор. Он преобразует механическое движение в электрический ток.
4. Завершает всю конструкцию аккумулятор, который собирает полученное электричество и доставляет его в дом.

Электростанция на солнечных батареях

Установка солнечных панелей потребует:

• Накопители, представляющие из себя фотоэлементы.
• АКБ – для накопления заряда.
• Контроллер, который позволит следить за аккумулятором.
• Устройство для преобразования 12 или 24 В тока в 200 В.
• Конструктивные и фиксирующие элементы.

Особенности установки на доме

Следует учесть, что угол наклона должен меняться. Зимой альтернативный солнечный накопитель следует переводить в положение с большим углом к горизонту. Делается это для того, чтобы на солнечном коллекторе не скапливался снег. Иначе это приведет к резкому уменьшению эффективности.

Выбирать следует участок крыши дома, которая обращена на южную, восточную или юго-восточную стороны света.

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Для получения горячей воды и отопления в частном доме используют альтернативный коллектор, работающий от солнечного тепла. Принцип работы и устройство конструкции:

1. Короб. Металлический прослужит дольше. Выполненный из плит ОСБ, ДВП, ДСП – более дешевый вариант, но его эксплуатации будет менее длительная. Для увеличения срока службы пропитывают плиту специальными септиками и лаками.
2. На дно короба укладывается минеральная вата или пенопласт – они служат теплоизоляторами и предотвращают теплопотери.
3. На плиту укладываются плотными рядами трубы. Лучший материал медь – обладает высокой теплопроводностью. Допускаются металлопластиковые варианты, но их энергоэффективность будет на 20% меньше медных.
4. Входная часть и выходная снабжаются фиттингами. Они обеспечивают подключение к коммуникациям водоснабжения дома.
5. Сверху короб закрывается стеклом. Можно также использовать акриловый материал или монолитный поликарбонат. Важный момент – поверхность должна быть не гладкой, а рифленой, для лучшего процесса нагрева. Солярное стекло обладает способностью устранять потери тепла. Оно обеспечивает меньшие энергопотери.

Далее вся альтернативная конструкция подключается к источнику воды, который будет циркулировать внутри помещения.

Как сделать ветрогенератор?

Вертикальные ветрогенераторы просты в конструкции. Их легко смастерить для использования в частных домах, причем можно выполнить это своими руками. Данный вид альтернативного источника бладают высокой эффективностью, КПД и надежностью эксплуатации.

Вертикальное расположение ветряка у дома позволяет лучше улавливать потоки ветра и не переживать за устойчивость всей конструкции.

Изготовление ветроколеса для дома

Альтернативное ветроколесо имеет лопасти, насаженные на конус или цилиндр. Подшипник будет вращать их на валу, далее идет редуктор и генератор электрического тока. Включить в цепь не получится напрямую. Необходимо далее трансформировать энергию в переменный ток.

Сборка, установка и подключение

При сборке и установке альтернативного вертикального ветряка выбирают любое место рядом с домом для расположения всей конструкции. Профиль лопастной конструкции позволяет получать высокий коэффициент полезного действия.

У горизонтального конструктивного решения ветряка необходимо предусмотреть высокий шест. Лопасти располагают как можно выше.

Обоим типам понадобится АКБ.

Использовать в доме альтернативные источники энергии – выгодно и надежно. Применяют как один из видов, так и сразу несколько с учетом погодных и климатических условий.

Альтернативная энергия (источник) для частного дома своими руками

Вопрос энергосбережения, обеспечения себя наиболее выгодными и не дорогостоящими ресурсами беспокоит, наверное, каждого хозяина частного дома. Хочется организовать себе наиболее комфортные условия проживания.

Во многом весомую роль играет энергоснабжение жилья. Так как от этого может зависеть не только наличие электричества, но и работа отопительных систем, например. Поскольку зачастую в частных домах есть больше возможностей для организации автономной системы питания, не нужно сбрасывать данное преимущество со счетов, а стоит воспользоваться всеми доступными выгодами.

Очень часто, к сожалению, обеспечение автономной системы энергоснабжения может влететь в копеечку. Что же делать в том случае, если нет возможности покрыть подобные расходы? В таких случаях на помощь приходят альтернативные источники энергии для дома, но возможно ли создать их своими руками?

Какие виды автономного питания и энергоснабжение применимы на собственном участке?

Поскольку купить дорогостоящее оборудование для преобразования энергии солнца или ветра в электрическую или тепловую не представляется возможным для большинства населения, стоит рассмотреть другие варианты обеспечения себя необходимыми ресурсами по гораздо меньшей стоимости.

Например, стоит рассмотреть такие варианты:

• Генератор из биоотходов;
• Тепловой насос;
• Созданная в домашних условиях солнечная батарея;

Все вышеперечисленное оснащение будет в разы дешевле купленного специального оборудования. Конечно, его продуктивность может быть не такой высокой, как у промышленно изготовленных устройств, тем не менее, для обеспечения энергии на одном среднестатистическом жилом участке этого может быть вполне достаточно.

Возможно ли самостоятельно создать альтернативные источники энергии для дома своими руками?

Итак, давайте все же разберемся, как создать своими руками и использовать ресурсы альтернативной энергии для частного дома.

• Начнем с применения биоотходов. В домашних условиях можно создать генератор, который будет работать по принципу функционирования природного газа. Если поместить отходы в емкость, которая будет полностью закрытой, то начнутся процессы разложение, в результате которых будет выделяться метан, сероводород и углекислота. Далее этот газ с помощью генератора будет преобразовываться в электроэнергию. Единственное, о чем следует помнить, что для функционирования данного оборудования вам потребуется постоянное наличие отходов.
• Также неплохим вариантом может оказаться тепловой насос. Но стоит заметить, что данный прибор не очень прост в создании. Для его функционирования может потребоваться водоем. Поэтому подобный вид получения альтернативной энергии подойдет не всем.
• Что же касается солнечных батарей, то данный источник альтернативной энергии для дома можно создать своими руками, и для этого вам потребуется гораздо меньше усилий. Фотоэлементы для них продаются уже готовыми. Рассчитать необходимое количество также не составить труда, ведь мощность на них будет указана. Помимо этого, вам будут нужны деревянные рейки и фанерные листы. Вся конструкция собирается достаточно просто и является одним из наиболее доступных вариантов.

Для того, чтобы собрать один из данных источников альтернативной энергии для дома своими руками вам не потребуются глубокие инженерные познания. Достаточно приложить немного усилий, времени и терпения. Но даже при возникновении трудностей, помните, что потратив силы и средства один раз, вы получите оснащение, которое сохранит их в будущем и во многом облегчит вашу жизнь.

Альтернативная энергетика для частного дома своими руками. Общий принцип работы инвертора и системы питания. Джоуль с турникетов

Для владельцев частных домов есть возможность значительно снизить коммунальные платежи или отказаться от услуг поставщиков тепла, электроэнергии и газа. Можно даже предоставить большую ферму, а при желании и продать излишки. Это реально, и кое-что уже сделано. Для этого используйте альтернативные источники энергии.

Где и в каком виде взять энергию

На самом деле, энергия в той или иной форме в природе присутствует почти везде — солнце, ветер, вода, земля — ​​везде есть энергия.Основная задача — извлечь его оттуда. Это человечество занимается более ста лет и добилось хороших результатов. На сегодняшний день альтернативные источники энергии позволяют обеспечить дом теплом, электричеством, газом, теплой водой. А альтернативная энергия не требует чрезмерных навыков или знаний. Вы можете сделать все для своего дома своими руками. Итак, что поделаешь:

Все альтернативные источники энергии могут полностью удовлетворить потребности человека, но это требует слишком больших капитальных вложений и / или слишком больших площадей.Поэтому разумнее делать комбинированную систему: получать энергию из альтернативных источников, а в случае ее отсутствия «получать» из централизованных сетей.

Использование солнечной энергии

Одним из самых мощных альтернативных источников энергии для дома является солнечная радиация. Для преобразования солнечной энергии есть два типа настроек:

Не думайте, что установка работает только на юге и только летом. Хорошо работают зимой. В ясную погоду, когда идет снег, выработка энергии лишь немного ниже летней.Если в вашем регионе много ясных дней, вы можете воспользоваться этой технологией.

Солнечные панели

Солнечные панели собираются из фотоэлектрических преобразователей, которые сделаны на основе минералов, которые под действием солнечного света испускают электроны — производят электричество. Для конкретного применения используются кремниевые фотопреобразователи. По своей структуре они бывают монокристаллическими (из одного кристалла) и поликристаллическими (из множества кристаллов). Монокристаллы имеют более высокий КПД (13-25% в зависимости от качества) и более длительный срок службы, но стоят дороже.Поликристаллы производят меньше электроэнергии (9-15%) и быстрее выходят из строя, но имеют более низкую цену.

Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращайтесь с ними осторожно — они очень хрупкие (тоже монокристаллические, но не до такой степени)

Собрать солнечную батарею своими руками просто. Для начала необходимо приобрести определенное количество кремниевых фотоэлементов (количество зависит от необходимой мощности). Чаще всего их покупают на китайских торговых площадках типа AliExpress.Тогда процедура проста:

Несколько слов о том, почему подложку под солнечную панель (аккумулятор) нужно красить в белый цвет. Диапазон рабочих температур кремниевых пластин от -40 ° C до + 50 ° C. Работа при более высоких или более низких температурах приводит к быстрому выходу элементов из строя. На крыше летом в закрытом объеме температура может быть намного выше + 50 ° С. Поэтому белый цвет необходим — чтобы не перегревал силикон.

Солнечные коллекторы

С помощью солнечных коллекторов можно нагревать воду или воздух.Куда направить нагретую солнцем воду — в краны для горячего водоснабжения или в систему отопления — выбираете сами. Только отопление будет низкотемпературным — для теплого пола то, что требуется. Но для того, чтобы температура в доме не зависела от погоды, систему нужно сделать резервной, чтобы при необходимости подключили другой источник тепла или котел перешел на другой источник энергии.

Солнечные коллекторы бывают трех типов: плоские, трубчатые и воздушные.Наиболее распространены трубчатые, но и другие имеют право на существование.

Плоский пластик

Две панели — черная и прозрачная — соединены в один корпус. Между ними проходит медная труба в виде змейки. От солнца нагревается нижняя темная панель. От нее нагревается медь, а из нее — проходящая по лабиринту вода. Такой способ использования альтернативных источников энергии не самый эффективный, но привлекательный тем, что очень прост в исполнении. Таким образом можно нагреть воду.Останется только наладить его подачу (с помощью циркуляционного насоса). Точно так же можно нагреть воду в емкости или использовать ее для бытовых нужд. Недостаток таких установок — невысокий КПД и производительность. Чтобы нагреть большой объем воды, нужно либо много времени, либо большое количество плоских коллекторов.

Коллекторы трубчатые

Это стеклянные трубки — вакуумные или коаксиальные — по которым течет вода. Специальная система обеспечивает максимальную концентрацию тепла в трубках, которое передается воде, протекающей через них.

В системе обязательно есть накопительный бак, в котором нагревается вода. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом. Такие системы невозможно сделать своими руками — стеклянные трубы сложно сделать своими руками и это главный недостаток. Вместе с высокой ценой это препятствует повсеместному внедрению этого источника энергии в дом. Да и сама система очень эффективна, на «ура» справляется с подогревом воды на горячую воду и вносит достойный вклад в отопление.

Схема отопления и горячего водоснабжения за счет альтернативных источников энергии — с использованием солнечных коллекторов

Воздухосборники

В нашей стране они очень редки и зря. Они простые, их легко можно сделать самому. Единственный недостаток — требует большой площади: может занимать всю южную (восточную, юго-восточную) стену. Система очень похожа на плоские коллекторы — черная нижняя панель, прозрачная верхняя, но они нагревают непосредственно воздух, который нагнетается (вентилятором) или естественным образом направляется в комнату.Несмотря на кажущуюся легкомысленность, таким способом можно в течение дня обогревать небольшие помещения, в том числе технические или подсобные: дачи, сараи для скота.

Такой альтернативный источник энергии, как солнце, дает нам свое тепло, но большая его часть уходит «в никуда». Одолжить небольшую его часть и использовать для личных нужд — вот задача, которую решают все эти адаптации.

Ветряки

Альтернативные источники энергии хороши тем, что они в основном связаны с возобновляемыми ресурсами.Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, есть и ветер. Может быть, какой-то непродолжительный период воздуха и будет неподвижным, но ненадолго. Наши предки использовали энергию ветра в ветряных мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество. Все, что для этого требуется:

• башня установлена ​​в ветреном месте;
Генератор
• с прикрепленными лопатками;
• аккумулятор и система распределения электрического тока.

Башня строится любая, из любого материала.Аккумуляторная батарея — это батарея, ни о чем не придумаешь, а куда подавать электричество — выбор за тобой. Осталось только изготовить генератор. Также можно купить готовую, а можно сделать из двигателя бытовой техники — стиральной машины, отвертки и т. Д. Нам нужны неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.

На роторе мотора размещаем места для установки магнитов. Они должны быть равноудалены друг от друга. Ротор выбранного мотора шлифуется, образуя «посадочные места».Нижняя часть выемки должна иметь небольшой наклон, чтобы поверхность магнита была наклонной. В обработанные посадочные места на жидких гвоздях крепятся магниты, залитые эпоксидной смолой. Затем поверхность доводится до гладкости наждачной бумагой. Далее нужно прикрепить кисти, которые будут убирать ток. И все, можно собрать и запустить ветрогенератор.

Такие установки достаточно эффективны, но их мощность зависит от многих факторов: силы ветра, того, насколько хорошо сделан генератор, насколько эффективно удаляется разность потенциалов щетками, от надежности электрических соединений и т. Д.

Тепловые насосы для отопления дома

Тепловые насосы используют все доступные альтернативные источники энергии. Они забирают тепло у воды, воздуха, почвы. В небольших количествах это тепло присутствует даже зимой, поэтому оно собирает тепловой насос и направляет его на отопление дома.

Тепловые насосы также используют альтернативные источники энергии — тепло земли, воды и воздуха

Принцип действия

Чем же так привлекательны тепловые насосы? Дело в том, что потратив на его прокачку 1 кВт энергии, в худшем случае вы получите 1.5 кВт тепла, а самые удачные продажи могут дать до 4-6 кВт. И это никоим образом не противоречит закону сохранения энергии, потому что энергия расходуется не на получение тепла, а не на его перекачку. Так что нет никаких противоречий.

Тепловые насосы имеют три рабочих контура: два внешних контура, и они внутренние, а также испаритель, компрессор и конденсатор. Схема работает так:

• В первом контуре циркулирует хладагент, который забирает тепло от низкопотенциальных источников.Его можно опустить в воду, закопать в землю и отводить тепло от воздуха. Наивысшая температура, достигаемая в этом контуре, составляет около 6 ° C.
• Хладагент циркулирует во внутреннем контуре с очень низкой температурой кипения (обычно 0 ° C). После нагрева хладагент испаряется, пар поступает в компрессор, где сжимается до высокого давления. Во время сжатия выделяется тепло, пары хладагента нагреваются до средней температуры от + 35 ° C до + 65 ° C.
• В конденсаторе тепло передается теплоносителю от третьего отопительного контура.Охлаждающие пары конденсируются и продолжают падать в испаритель. И затем цикл повторяется.

Отопительный контур лучше всего делать в виде теплого пола. Температура для этого наиболее подходящая. Для радиаторной системы требуется слишком много секций, что некрасиво и невыгодно.

Альтернативные источники тепловой энергии: где и как брать тепло

Но самая большая сложность — это конструкция первого внешнего контура, собирающего тепло.Поскольку источники имеют низкий потенциал (тепло внизу мало), требуются большие площади для его сбора в достаточном количестве. Есть четыре типа контуров:

Главный недостаток тепловых насосов — высокая цена самого насоса, а установка полей сбора тепла стоит недешево. В этом случае можно сэкономить, сделав помпу своими руками, а также выложив контуры своими руками, но сумма все равно останется значительной. Плюс то, что отопление будет недорогим, а система будет работать долго.

Отходы в доход: биогазовые установки

Все альтернативные источники энергии имеют естественное происхождение, но только биогазовые установки могут получить двойную выгоду. Они перерабатывают отходы домашних животных и птицы. В результате получается определенный объем газа, который после очистки и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для увеличения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.

Кратко о технике

При брожении происходит образование газа, в котором участвуют бактерии, живущие в навозе.Для производства биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимально навоз крупного рогатого скота. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно те бактерии, которые необходимы для обработки.

Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно происходить без доступа кислорода. Поэтому эффективные биореакторы представляют собой закрытые емкости. Чтобы процесс пошел более активно, необходимо регулярное перемешивание массы. На промышленных предприятиях для этого устанавливают мешалки с электроприводом, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палочки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

При образовании газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от + 30 ° С до + 40 ° С, термофильные — от + 42 ° С до + 53 ° С. Более эффективно действуют термофильные бактерии. В идеальных условиях добыча газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать температуру 50 ° C в установке очень сложно и дорого, хотя затраты себя оправдывают.

Немного о конструкции

Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделано шланговое соединение для подключения газа к резервуару. Из такого количества газа не получится, но для одной-двух газовых горелок его хватит.

Более серьезные тома можно получить из подземного или надземного бункера. Если речь идет о подземном бункере, то он железобетонный. Стены от земли отделены слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить обработка со сдвигом по времени.Поскольку мезофильные культуры обычно работают в таких условиях, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные обрабатываются за 3 дня), поэтому желателен временной сдвиг.

Навоз поступает через бункер загрузки, на противоположной стороне выполнен разгрузочный люк, куда забирается переработанное сырье. Бункер не полностью заполнен биомассой — около 15-20% пространства остается свободным — здесь скапливается газ. Для его снятия в крышку встроена трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — резервуар частично заполнен водой.Таким образом, газ осушается — в верхней части он уже собран, отводится с помощью другой трубки и уже может быть задушен потребителю.

Каждый может использовать альтернативные источники энергии. Владельцам квартир это сделать сложнее, но в частном доме хотя бы можно воплотить все задумки. Уже есть даже реальные примеры. Люди полностью обеспечивают свои потребности и значительную экономию.

Запасы углеводородов на нашей планете рано или поздно закончатся.Даже с внедрением различных технологий их спасения не за горами истощение запасов угля, нефти и газа. Стоимость энергоносителей растет, и люди понимают, что только они могут позаботиться о сохранности своего бюджета. Поэтому обратите внимание на альтернативные источники энергии. Кроме того, интерес к альтернативной энергетике вызван еще и банальным отсутствием в некоторых местах «благ цивилизации» в виде газа и электричества. Часто оказывается, что подача электричества или газа в некоторые населенные пункты экономически не оправдана, а жители за свой счет сделать это не могут.Поэтому владельцы частных домов самостоятельно строят или приобретают различные объекты для получения тепла и электроэнергии. В конце концов, энергия содержится в солнечном свете, ветре, недрах Земли, приливах и отливах. Кроме того, используется разница температур, энергия падающей воды и другие источники альтернативной энергии. В этой статье мы расскажем о различных интересных установках в области альтернативной энергетики, сделанных своими руками.

Как известно, окружающая природа полна энергии.Наверняка все слышали, что можно достаточно эффективно использовать солнечный свет, ветер, приливы, отливы и другие возобновляемые источники энергии. И эту энергию можно использовать в масштабах всей страны, но можно только обеспечить энергией частный дом или дачу.

Ниже приведены некоторые примеры установок, которые позволяют преобразовывать альтернативную энергию в свет и тепло:

• Солнечная панель;
• Установка по производству биогаза;
• Ветрогенератор.

Давайте рассмотрим несколько примеров.

Принцип работы всех типов тепловых насосов основан на циклах Карно. Установка холодильная.В процессе работы он забирает низкопотенциальную энергию при ее охлаждении. А затем преобразует ее в тепловую энергию с высоким потенциалом. Роль окружающей среды может быть воздухом, землей, водой. Эти вещества в любой момент содержат определенное количество тепла. Тепловой насос состоит из следующих основных компонентов:

• Внешний контур, в котором находится естественный теплоноситель;
• Внутренний контур заполнен водой;
• Компрессор;
• Испаритель;
• Конденсатор.

В таких системах, как и в бытовом холодильнике, используется фреон. Внешний контур, как правило, погружается в колодец с водой или просто в водоем на поверхности. Есть варианты, когда внешний контур закапывается в землю. Но это дорого и не всегда возможно.

Есть готовые решения тепловых насосов, а есть и модели, сделанные своими руками. Как самому сделать это устройство для использования альтернативной энергии? Для начала нужно найти компрессор.Если есть старый кондиционер или холодильник, их можно убрать. Мощность, необходимая для обогрева, до 10 кВт.

Коллектор теплового насоса может быть установлен как горизонтально, так и вертикально. Второй вариант используется, если места недостаточно. Затем пробуривают несколько скважин, в которые опускают контур. Если расположение горизонтальное, коллектор заглубляется в землю примерно на 1,5 метра. Теплообменник в воде получается, когда отапливаемый корпус находится на берегу естественного водоема. Конденсатору требуется емкость 120-140 л. В нем размещен медный змеевик, по которому циркулирует фреон.

может быть изготовлен из пластика, емкость такого же объема, как и конденсатор. В него вставлен медный змеевик, который через компрессор совмещен с тем, что находится в конденсаторе.

При изготовлении системы вручную труба испарителя обычно изготавливается из отрезка канализационной трубы. С помощью патрубка осуществляется регулировка подачи воды.Испаритель опускается в резервуар. Когда вода течет, начинается процесс испарения фреона. Он, в свою очередь, поднимается вверх в конденсатор. Там он отдает тепловую энергию воде, в которой находится змеевик. Эта вода нагревает дом, циркулируя в системе отопления.

Стоит отметить, что температура воды в резервуаре не так уж и важна. Главное, чтобы она была там все время. Если помпа спроектирована и установлена ​​правильно, она может обогреть дом зимой.Даже если температура воды в водоеме очень низкая. Летом тепловой насос может работать как кондиционер для охлаждения комнаты.

Солнечные панели

Это, пожалуй, самая распространенная альтернатива использованию альтернативной энергии. В этом случае источником альтернативной энергии является солнечный свет, и он преобразуется в электрический ток. вы можете увидеть ссылку.

Солнечные панели предлагаются в составе готовых решений и могут быть изготовлены своими руками.Если это заводские настройки, то, как правило, в комплекте идет контроллер, инвертор, иногда аккумуляторы, необходимые провода и крепеж. Хотя можно встретить массу предложений, когда солнечные панели продаются отдельно.

Что касается изготовления солнечных батарей своими руками, то для многих это занятие стало настоящим хобби. Иногда даже проводятся выставки на тему использования альтернативной энергии. На них энтузиасты демонстрируют солнечные батареи, которые они сделали своими руками.

Для самостоятельного изготовления гелиопанелей необходимо купить фотоэлементы (на моно или поликристаллах) и спаять их по последовательной схеме. Количество элементов определяется требуемым напряжением и выходной мощностью аккумулятора. Самостоятельно изготовить фотоэлементы невозможно. Технология сложная и может быть реализована только в заводских условиях.

Итак, что нужно сделать по шагам:

• Припаять фотоэлементы в последовательную цепь;
• Закрепите их на стеле, поликарбонате или другом материале, пропускающем солнечный свет.Исполнение разное. Фотоэлементы расположены между стеклами, а стыки изолированы. Иногда элементы просто закрепляют на стекле защитной автомобильной пленкой;
• Изготовить корпус для батареи из алюминиевых уголков;
• Установить панель с фотоэлементами в корпус;
• Подключите панель к другим элементам солнечной системы.

Биогаз — это чистый вид топлива, получаемый без ущерба для окружающей среды. Технология его приготовления основана на активности анаэробных бактерий.В качестве сырья для синтеза биогаза используются пищевые отходы.

Отходы, как жидкие, так и твердые, помещаются в контейнер. Это должна быть герметичная емкость, снабженная винтом. Его используют для размешивания этой массы. Дополнительно должно быть предусмотрено:

• Вход для загрузки отходов;
• Вывод на отходы, не прошедшие вторичную переработку;
• Выход газа.

Герметичность монтажа следует выполнять особенно тщательно.Если газ из резервуара планируется время от времени отводить, то следует предусмотреть специальный вентиль. С его помощью можно при необходимости снять избыточное давление. При разложении биологических отходов на этом заводе выделяется сероводород и метан, в составе которых присутствует углекислота.

В общем, создать установку для синтеза биогаза своими руками — задача не из легких. Обычно на практике используются готовые решения, но некоторые мастера самостоятельно изготавливают такие установки для получения альтернативной энергии.Для этого необходимо решить несколько задач, изложенных ниже:

• Необходимо оборудовать место под емкость. Его объем выбирается исходя из того, сколько отходов будет одновременно перерабатываться. Для обеспечения эффективной работы установки необходимо заполнить ее на 2/3. Сама емкость может быть металлической или бетонной. По производительности из 1 тонны пищевых отходов получается 100 м3 газа ;
• Организовать отопление. Чтобы ускорить процесс, емкость для отходов необходимо нагреть.Вариантов может быть несколько. Например, змеевик вокруг емкости или ТЭН под емкостью. Анаэробные бактерии становятся активными при нагревании до определенной температуры. Следовательно, отопление необходимо;
• Автоматика. Нагрев должен включаться при загрузке новой партии отходов и выключаться при достижении определенной температуры;
• Газогенератор необходим для преобразования производимого биогаза;
• Собрать отходы сырья. Эти отходы можно использовать для удобрения грядок.

Такие установки для производства биогаза используются в США и Китае в различных частных хозяйствах и фермах. Здесь основная проблема — организовать непрерывное получение биогаза. А для этого потребуется постоянный поток пищевых отходов или навоза.

Вопросы энергообеспечения нашего дома становятся все более актуальными. И это связано не с отсутствием энергоносителей или генерирующих мощностей.

Как это ни грустно звучит, это связано с «коммерческой» монополизацией всего, что связано с энергетикой, и нежеланием правительства менять ситуацию в этой сфере.

Тем не менее, есть способы снизить финансовую нагрузку энергетиков на семейный бюджет, а в некоторых случаях и вовсе отказаться от централизованного обслуживания.

Общий принцип работы инвертора и системы питания

Как ни странно, но прогресс альтернативной энергетики для дома с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) сдерживается незнанием потенциальными потребителями технологии получения энергии таким способом, показателей долговечности и надежности системы.

Основным элементом всех систем с ВИЭ является инвертор — электронное устройство преобразования низкого постоянного напряжения в переменное с характеристиками сети. Для управления параметрами выходного сигнала (сетевого напряжения) используются два «чудесных» качества инвертора:

• Обратная связь — способность электроники реагировать на изменение состояния потребителей.
• Импульсная генерация выходного сигнала электроникой инвертора. Импульсы с частотой в несколько тысяч герц образуют синусоидальный переменный ток, а обратная связь позволяет учитывать нагрузку потребителя.Кроме того, высокочастотные импульсы позволили снизить потери на разворот магнита железа трансформатора, что привело к значительному уменьшению его габаритов.

Другой важной частью электроэнергии для электронного управления потоком является контроллер, который действует как шлюз, который распределяет поток энергии от генерирующего устройства к приводу или инвертору.

Судить об энергетических возможностях системы аккумулятор-инвертор-потребитель можно по следующим цифрам:

• Мощность потребителя 14 кВт (с учетом одновременной нагрузки 60% получаем 8.4 кВт).
• Технические характеристики АКБ — 24 В, 225 А * ч, 4 шт.
• Инвертор 9-12 кВт.

Система с такими характеристиками может двое суток без подзарядки разрядить аккумулятор на 70%.

Альтернативные источники энергии для дома рассмотрим отдельно.

Способы получения энергии

Основные принципы получения энергии «из воздуха» были открыты давно, но для практического использования не хватило уровня технической разработки.Это стало возможным с развитием электроники и материаловедения. В техническом и материальном плане солнечные батареи и ветряные генераторы доступны большинству потребителей, но это сказывается на определенной консервативности населения России. Тепловой насос или биоэнергетическая установка — это уже серьезная инженерно-техническая задача. Но все они достойны внимания.

В странах Средиземноморья солнечная энергия настолько развита, что правительства Испании и Италии закрывают программы государственных субсидий для частных потребителей.

Эффективность солнечной батареи зависит от продолжительности освещения и угла падения света. Оба фактора в России не очень благоприятны. В чистом виде фотоэлектронные источники энергии применимы по специальному назначению, как вспомогательное устройство для подзарядки аккумулятора. Например, это может быть удаленный прибор, передающий данные телеметрии на базу (трубопроводы, электрические сети, метеостанции и т. Д.). Кроме того, солнечные панели зарекомендовали себя в системах безопасности, аварийном освещении и системах с низким энергопотреблением.

солнечный коллектор

Одним из наиболее распространенных и отработанных вариантов теплового насоса является солнечный коллектор. Контур низкокипящей жидкости представляет собой большое количество очень тонких трубок, помещенных в плоскую светопоглощающую панель.

Компрессор прокачивает жидкость через панель, что обеспечивает ее постоянный нагрев солнечным светом и эффективную работу контура отвода тепла.

Солнечный коллектор может использоваться как самостоятельный элемент системы ГВС в сочетании с подземным тепловым насосом или с электрическим котлом (от ветряка) для автономного отопления жилого дома.

КПД солнечного коллектора достаточно высок даже в пасмурную погоду. Должен быть предусмотрен тепловой аккумулятор.

Сила ветра давно служит человеку, но только с появлением электроники и новых материалов появилась возможность использовать слабый ветер (2 балла, до 3,3 м / с по шкале Бофорта) и не бояться штормовых нагрузок. (10-11 баллов, 30 м / с и более).

Ветрогенератор с закрытыми металлокерамическими подшипниками, неодимовыми магнитами, лопастями из стеклопластика и прочным корпусом — абсолютно надежный и неприхотливый механизм, хорошо приспособленный к суровым климатическим условиям России. Альтернативная энергия для загородного дома , построенный на базе ветрогенератора, обладает высокими характеристиками устойчивости.

Термодинамические источники (тепловой насос)

Бесчисленные объемы энергии низкопотенциального тепла, которые «спрятаны» в цикле Карно (Sadi Carnot, 1824), не дают покоя инженерам с момента его открытия. Современные технологии, материалы и достижения машиностроителей с электронщиками позволяют реализовать теоретические основы этого принципа на практике.Компрессорное и насосное оборудование, низкокипящие теплоносители, трубопроводная система и электронная система управления — этот непростой технический набор элементов дополняется множеством специфических условий применения. Этим объясняется сложность массового внедрения систем отопления по принципу теплового насоса.

Но интерес к TN в России растет. С развитием малоэтажного строительства количество предлагаемых моделей увеличивается. Но беда в том, что даже ближайшая к нам по климату Финляндия (Ultimate) поставляет приборы, рассчитанные на среднегодовую температуру отопительного периода минус 7 градусов, а на 70% территории России это минус 12- 15.Отладка по правильным параметрам — непростая задача.

Биоэнергетические источники

Источник этого класса относится к категории источников со сложными технологическими и техническими требованиями. Биологическая составляющая процессов предъявляет требования к температуре и давлению в зоне ферментации, состав и консистенция сырья имеет свои параметры, а конечный продукт (метан) требует особых условий работы. Все это требует больших вложений. Современные технологии подготовки сырья (коагуляция, центрифугирование, биодобавки) позволили более чем вдвое уменьшить размеры метантенка.Это альтернативный источник энергии , экономически целесообразный для фермерских хозяйств со стабильной и достаточной сырьевой базой.

Очень интересно дополнить биоэнергетическую установку промышленным ветрогенератором. Полностью исчезает зависимость от внешних сетей с высокой степенью энергетической безопасности.

Варианты размещения альтернативных источников

Предложенные в таблице варианты расположения альтернативных возобновляемых источников энергии не могут быть догмой.При кормлении из сети вариантов становится еще больше.

Конечно, стоимость оборудования и монтажа не такие уж и дешевые, что ведет к долгому сроку окупаемости проекта. К тому же государство и энергетика не спешат выкупать излишки энергии, которые обязательно появятся, потому что нормальный расчет ведется с запасом. Но если вам хотя бы один раз приходилось подавать в суд на энергетическую компанию по поводу сгоревших бытовых приборов или проводки и подключения электричества к удаленному дому и смотреть в будущее, то цена не кажется чрезмерной.Условия использования альтернативных источников энергии для дачи или загородного дома они могут вырастить более одного ребенка в таком доме.

Вы можете связаться с менеджерами нашей компании и мы подберем для вас оптимальный комплект, отвечающий энергетическим потребностям вашего дома.

Чтобы решить проблему ограничения использования ископаемого топлива, исследователи всего мира работают над созданием и внедрением альтернативных источников энергии. И дело не только в знаменитых ветряных мельницах и солнечных батареях. Газ и нефть можно заменить энергией водорослей, вулканов и шагов человека. Компания Recycle выбрала десять самых интересных и экологически чистых источников энергии будущего.

Джоуль с турникетов

Тысячи людей ежедневно проходят через турникеты при входе на вокзалы. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира возникла идея использовать поток людей как инновационный генератор энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оборудовать каждый турникет на вокзалах генераторами. Станция работает на станции в токийском районе Сибуя: пьезоэлектрические элементы встроены в пол под турникетами, которые вырабатывают электричество за счет давления и вибрации, которые они получают, когда на них наступают люди.

Еще одна технология «силовых турникетов» уже используется в Китае и Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или двери турникета. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверей на входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлементов и начинают вращаться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом вырабатывать электричество.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие дверные генераторы уже появились. Каждый из них производит около 4600 киловатт-часов энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит хорошим примером альтернативной технологии производства электроэнергии.

Водоросли в домашних условиях

Algae Steel можно рассматривать как альтернативный источник энергии сравнительно недавно, но технология, по мнению экспертов, весьма перспективна.Достаточно сказать, что с 1 гектара водной поверхности, занятой водорослями, можно производить 150 тысяч кубометров биогаза в год. Это примерно равно объему газа, добываемого небольшой скважиной, и этого достаточно для жизни небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты по содержанию, быстро растут и представлены множеством видов, которые используют энергию солнечного света для фотосинтеза. Вся биомасса, будь то сахар или жиры, может быть преобразована в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизель.Водоросли — идеальное экологическое топливо, потому что они растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, они высокопродуктивны и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году мировой оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 миллиардов долларов. Уже реализованы проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, которые служат единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, называемого домом Bio Intelligent Quotient (BIQ).

«Лежащие милиционеры» освещают улицы

Концепция генерации электроэнергии с так называемыми «лежачими полицейскими» начала реализовываться сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а вскоре технология дойдет до России. Все началось с того, что создал британский изобретатель Питер Хьюз. «Электрокинетический пандус» для автомагистралей. Пандус представляет собой две металлические пластины, которые немного возвышаются над дорогой. Под плитами построен электрогенератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда машина проезжает по рампе.

В зависимости от веса машины рампа может производить от 5 до 50 киловатт за время прохождения машины по рампе. Такие пандусы, как аккумуляторы, способны питать светофоры и светящиеся дорожные знаки. В Великобритании технологии уже работают в нескольких городах. Метод стал распространяться и в другие страны — например, в небольшой Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно увидеть и в России. Такое же решение для уличного освещения предложил студент из Тюмени Альберт Бранд на форуме «ВУЗПРОМЭКСПО».По данным разработчика, за сутки на «лежачем полицейском» по его городу проезжает от 1000 до 1500 машин. За одно «попадание» машины на «электрокат», оборудованный «лежащим полицейским», будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не опасной для окружающей среды.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей Uncharted Play, мяч Soccket может генерировать электричество за полчаса игры в футбол, чего хватит, чтобы заправить светодиодную лампу на несколько часов.Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которыми часто пользуются жители слаборазвитых стран.

Принцип накопления энергии шаром Soccket довольно прост: кинетическая энергия, генерируемая при ударе о шар, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор вырабатывает электричество, которое накапливается в батарее. Накопленную энергию можно использовать для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Энергетический шар уже завоевал признание мирового сообщества: он получил множество наград, получил высокую оценку организации Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на знаменитой конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в развитии вулканической энергетики принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings.«Субъект» был спящим вулканом в Орегоне. Соленая вода закачивается глубоко в скалы, температура которых очень высока из-за распада радиоактивных элементов в коре планеты и самой горячей мантии Земли. При нагревании вода превращается в пар, который подается на турбину, вырабатывающую электричество.

На данный момент действуют всего две небольшие действующие электростанции этого типа — во Франции и Германии. Если американские технологии работают, то, по данным Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечивать 50% электроэнергии страны (сегодня ее вклад составляет всего 0.3%).

Другой способ использования вулканов для выработки энергии был предложен в 2009 году исландскими исследователями. Рядом с недрами вулкана они обнаружили подземный резервуар с водой с аномально высокой температурой. Сверхгорячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенной температуре и давлении.

Ученые могли создать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода находится в природе — в недрах земли.Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим способом.

Энергия человеческого тепла

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на перепаде температур, известен давно. Но всего несколько лет назад технологии стали позволять использовать тепло человеческого тела в качестве источника энергии. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластину.

T такой гаджет позволит подзарядить фитнес-браслеты от тепла человеческой руки — например, во время процесса бега, когда тело становится очень горячим и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливольт энергии при температуре кожи 31 градус Цельсия.

Похожая технология была взята за основу для юной Анны Макосински, которая изобрела фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела.Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенность — способность вырабатывать электричество при нагревании с одной стороны и охлаждении с другой.

В результате фонарик Анны излучает довольно яркий свет, но не требует аккумуляторов. Для его работы нужна всего лишь разница температур всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в помещении.

Ступени на «умной» тротуарной плитке

В любой точке одной из оживленных улиц проходит до 50 000 шагов в день.Идея пешеходного потока для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кембалл-Куком, директором British Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, которая генерирует электричество из кинетической энергии идущих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке выполнено из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии сжимается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создает энергию, которую механизм преобразует в электричество.Накопленные ватты либо хранятся в литий-полимерной батарее, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали особого сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена ​​из использованных покрышек, благодаря чему плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время летних Олимпийских игр в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах.За две недели можно было получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого достаточно для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипедная зарядка смартфонов

Для подзарядки плеера, телефона или планшета не обязательно иметь розетку под рукой. Иногда достаточно просто крутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии заряжать мобильные устройства.

Продукт, получивший название Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевой батареей, предназначенный для питания практически любых мобильных устройств с портом USB. Такой мини-генератор можно установить на большинство обычных велосипедных рам за считанные минуты. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом, крутит педали — и через пару часов его смартфон уже заряжен на 100 процентов.

Nokia, в свою очередь, также представила широкой публике гаджет, прикрепленный к велосипеду и позволяющий преобразовать скручивание педалей в способ получения экологически безопасной энергии.В комплект Nokia Bicycle Charger Kit входит динамо-машина — небольшой электрический генератор, который использует энергию вращающихся колес велосипеда и заряжает телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, который используется в большинстве телефонов Nokia.

Преимущества использования сточных вод

Каждый крупный город сбрасывает огромное количество сточных вод, загрязняя экосистему. Казалось бы, отравленная сточными водами вода никому не может быть полезна, но это не так — ученые открыли способ создания на ее основе топливных элементов.

Одним из пионеров идеи был профессор Пенсильванского университета Брюс Логан. Общая концепция очень сложна для понимания неспециалистом и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных элементов и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органические вещества в сточных водах и при этом производят электроны, создавая электрический ток.

Для производства электроэнергии можно использовать практически любые органические отходы — не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты винодельческой, пивоваренной и молочной промышленности.Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на клетки и извлекающие энергию из разницы солености двух смешивающихся жидких потоков.

Энергетическая бумага

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистой продукции биогенератор, способный вырабатывать электричество из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара-глюкозы, которая содержится в зеленых растениях) нужен гофрокартон.

Цепь разрывается ферментами, и образующаяся глюкоза обрабатывается другой группой ферментов, через которые высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны проходят через внешнюю цепь для выработки электричества. Предполагается, что такая установка при обработке одного листа бумаги 210 на 297 мм может производить около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек АА).

Метод экологически чистый: важным преимуществом такой «батареи» является отсутствие металлов и вредных химических соединений.Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электроэнергии вырабатывается совсем немного — ее хватает только на мощность небольших портативных гаджетов.

Не каждый дом, расположенный на дачном участке или в деревне, можно подключить к системе газоснабжения или настроить отопление с помощью источника питания. Причин тому множество, среди которых одна из основных — постоянно растущие расходы на подключение, обустройство и обслуживание системы отопления на природном газе.В таких ситуациях наиболее рациональным решением являются альтернативные источники тепла для дома, которые можно выбрать исходя из конкретных условий и расположения объекта.

В качестве альтернативных источников тепла предлагаются многочисленные технологии отопления, использующие различные виды энергии, в том числе те, которые сама природа дает людям — энергия, ветер, земля, солнечное электричество, биологическое топливо, а также привычная энергия сжигания твердого и жидкого топлива. .

Выбирая альтернативные системы отопления для частного дома, необходимо учитывать специфику местных условий, исходя из расчетов по критериям:

Рассмотрим альтернативные способы отопления помещений и систем отопления частных домов, применяемые как альтернатива газу.

Котлы на биотопливе — распространенные альтернативные источники энергии для частного дома, которые отличаются высоким качеством исполнения. Биотопливо в виде брикетов и пеллет из сырья растительного происхождения (опилки, стружка, отходы пиломатериалов, лузга подсолнечника) — альтернативное отопление, которое может служить идеальной заменой газового отопления в частном доме за счет высокой теплоотдачи. , который может достигать 6-8 тысяч ккал / кг.Котел на биотопливе представляет собой универсальное отопительное устройство с высоким КПД, оснащенное системой автоматического управления, и может успешно использоваться для нагрева других видов твердого топлива, в том числе угля, дров, угольных брикетов.

Котлы на биотопливе, как альтернативные источники отопления частного дома, могут использоваться не только для отопления (однокотловые), но и обеспечивать горячее водоснабжение помещений — для этого можно приобрести двухконтурный котел или добавить к существующему. устройство второго контура с котлом соответствующего типа (проточный или накопительный).Простая компоновка котлов на биотопливе дает возможность оборудовать альтернативное отопление дома своими руками, тем самым сэкономив часть средств семейного бюджета.

Рассматривая альтернативные виды отопления частного дома, необходимо остановиться на тепловых насосах, использующих энергию естественных источников тепла, в том числе подземных и грунтовых вод, земли, воздуха. В зависимости от того, какие альтернативные источники тепла используются, тепловые насосы различаются:

Конструктивно тепловой насос состоит из следующих узлов:

Фреон, попадая в испаритель через капиллярное отверстие, испаряется в результате резкого падения давления.Стенки испарителя, нагретые геотермальной водой, отдают тепло теплоносителю. Компрессор, всасывая и сжимая хладагент, способствует его нагреву до температуры 85-125 ° C, затем проталкивает его в конденсатор, передавая тепло через конденсатор в контур отопления. Охлажденный хладагент снова превращается в жидкость. Процесс повторяется до тех пор, пока комната не прогреется до заданной температуры. Получив сигнал, термостат останавливает работу теплового насоса и включает его снова, когда температура в доме упадет до необходимого уровня.

Если вам удалось провести электричество в частном доме своими руками (или с помощью мастера) — установка теплового насоса поможет снизить затраты на тепло по сравнению с газовым отоплением.

К преимуществам тепловых насосов можно отнести:

Схема нагрева воды тепловым насосом

Современное отопление частного дома можно обеспечить множеством альтернативных методов отопления, среди которых солнечный коллектор является одним из самых эффективных.В отличие от солнечных панелей, в которых вырабатывается солнечная энергия, расположение солнечных коллекторов позволяет сконцентрировать тепловую энергию Солнца и направить ее на нагрев теплоносителя (воды, масла, воздуха, антифриза и т. Д.). Циркулирующий в коллекторе теплоноситель нагревается, после чего накопленное тепло передается в накопительный бак для последующего потребления в системе отопления и горячего водоснабжения.

Источники тепла — инфракрасные излучатели, называемые эко-обогревателями, — еще один вариант обогрева помещений в частном доме, офисе или производстве.Принцип действия инфракрасного излучателя основан на передаче тепловой энергии в виде инфракрасного излучения объектам, которые при нагревании отдают направленное тепло воздуху помещения, окружающему пространству на открытых площадках и т. Д.

Наиболее эффективные ИК-излучатели, как альтернативные системы отопления, способны обогревать определенные предметы или части помещения. Таким образом, ИК-излучатель может согреть людей, работающих на открытом воздухе или в определенной части помещения. Использование инфракрасных обогревателей позволяет сэкономить на обогреве, позволяя обогревать только полезную часть помещения.По способу установки и крепления обогреватели бывают настенные, потолочные, напольные, с направленным действием инфракрасного излучения.

Водородные котлы как эффективные альтернативные системы отопления появились сравнительно недавно. Водородный котел, как источник тепла, использует тепловую энергию, генерируемую реакцией между водородом и кислородом, что приводит к образованию молекул h3O с одновременным выделением значительного количества тепла (до 40oC).Полученное тепло передается на отопление помещения.

Электрокотлы как альтернатива отопления частного дома — самый простой выход в поисках недорогих способов обогрева помещения. Подобрать электрокотел, это несложно, достаточно посмотреть в соответствующих каталогах, с помощью специалистов выполнить расчеты необходимой мощности оборудования, соответствующей объемам помещения.

Важно: Перед установкой электрокотла проверьте сопротивление изоляции электропроводки и ее соответствие мощности нового оборудования.Во избежание скачков напряжения понадобится регулятор напряжения.

ПОДПИСАТЬСЯ на НАШ YOUube канал EcoNet.ru, который позволяет смотреть онлайн бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека ..

Ставьте ЛАЙК, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos

Для установки электрокотла не требуется отдельного помещения — даже самые мощные из них имеют небольшие габариты. Не нужны мощные вытяжки и дымоходы — это альтернативное домашнее отопление полностью отвечает экологическим требованиям.Альтернативное отопление — это современный подход к энергии. опубликовано

Альтернативные источники энергии для дома своими руками. Виды и проблемы альтернативных источников энергии

Тарифы на «классические» энергоносители (газ, уголь, бензин, нефть) стабильно растут день ото дня. И это понятно. Ведь человечество издавна традиционно использовало невозобновляемые источники энергии. И хотя в природе их много, они все же ограничены. Когда-нибудь придет время, когда они закончатся.И вам нужно переключиться, по крайней мере, на частном уровне, на что-то другое. Изготовление альтернативных источников энергии для дома своими руками — лучший вариант для частника, владельца небольшой конструкции или компактного производства, не требующего огромных затрат энергии.

Прогнозы экономистов и ученых

Некоторые ученые предупреждают: природных ресурсов, используемых человечеством, может не хватить для представителей живых поколений, не говоря уже о потомках! Подсчитано, что в современных условиях обычная семья тратит до 40 процентов своего бюджета на оплату электричества, отопления и газа для автомобиля.И по скромным прогнозам экономистов эта доля может вырасти до 70%! Поэтому для многих представителей так называемого среднего класса (и не только) альтернативные источники энергии для дома, созданные своими руками, являются отличным и очень экономичным выходом из сложившейся ситуации.

Самый популярный

Фактически, почти любой природный фактор можно преобразовать в энергию. Например, ветер, солнце, сила воды, тепло земных недр, разложение биомассы.Наиболее популярное использование альтернативных источников энергии — солнце и ветер. Однако этот вопрос недостаточно проработан на законодательном уровне. Теоретически все ресурсы принадлежат государству. Поэтому, используя такие виды альтернативных источников энергии, как энергия ветра или солнечное излучение, вам, скорее всего, придется платить налог.

Ветер

Этой энергией люди пользуются давно (яркий пример — ветряные мельницы, существовавшие в древности). Сорок лет назад начали активно строить ветряные электростанции.Альтернативные источники энергии для дома, созданные своими руками (мини-ветрогенераторы), как правило, состоят из специальных лопастей для улавливания ветра, подключенных к генератору напрямую или через редуктор. Следует учитывать, что такое устройство эффективно только в районах, где есть постоянные ветры (например, на берегу моря). Также нужно помнить, что ветряки будут эффективны только при высоте мачты пятнадцать метров (что в частном секторе довольно проблематично).

Разновидности

Есть тихоходные ветряки.Они рассчитаны на скорость ветра до шести метров в секунду и характеризуются наличием нескольких лопастей (иногда до тридцати). Такие устройства малошумны, ходят при слабом ветре, но при довольно большом парусе имеют низкую эффективность. Высокоскоростные ветряные мельницы используют скорость ветра до пятнадцати метров в секунду. Они имеют три или четыре лезвия, работают достаточно громко и обладают высоким КПД. Из всех видов они наиболее распространены в мире. Роторные ветроустановки имеют форму бочки с вертикальной лопастью.Они не требуют ориентации на ветру, но имеют самый низкий КПД.

Как использовать

Установить ветряки как альтернативный источник энергии своими руками довольно просто. Для начала нужно разметить место под мачтой во дворе или в удобном месте на участке, где постоянно дует ветер (предварительно проанализировав местоположение). Требуется заложить прочный фундамент, чтобы высокая (лучше 15 метров) мачта прочно опиралась на землю. Ветряк (или несколько приборов) следует выбирать как быстроходный.Купить можно в магазине, а для тех, кто «как следует отрастил» руки, они могут сделать это самостоятельно по соответствующим чертежам. Такой информации сейчас довольно много в СМИ и специальной литературе.

Совет

Выберите вариант, который, по мнению пользователей, является наиболее надежным и целесообразным для использования. Во время подключения машины, как показывает практика, лучше вызвать профессионального электрика. Он обязательно расскажет вам, как правильно подключена ваша ветряная турбина, даже если есть руководство и инструкции.А еще: чтобы от этой энергии запитать несколько лампочек и приборов (например, телевизор или компьютер), потребуется установить сразу несколько ветряных турбин. Так что подумайте, сколько вы можете себе это позволить. Не забывайте об основном условии — наличии постоянно дующего ветра. Ведь устанавливать ветрогенератор в глухом лесу, как говорится, пустая трата времени и денег. Но в целом ветряки как альтернативные источники энергии своими руками изготовить и установить в частном доме вполне возможно как в финансовом, так и в физическом плане.

Солнце

Его энергия поистине неисчерпаема. И к тому же весьма перспективный в использовании. Все мы видели по телевизору европейские версии «умного дома», где и отопление, и освещение, и нагрев воды производятся за счет использования солнечной энергии. Интересно, что за один год на поверхность почвы и воды попадает столько солнечной радиации, что ее (если полностью использовать ее для получения энергии) хватило бы всему человечеству на многие тысячи лет! Остается, как обычно, только взять то, что «лежит» у вас под ногами.А это не так-то просто. Загвоздка кроется в довольно низком КПД изобретенных человечеством фотоэлектрических преобразователей и солнечных электростанций. Но в этом направлении продолжаются работы ученых.

Солнечные электростанции

Такие высокотехнологичные устройства, как, конечно, можно (и даже нужно) сделать солнечные альтернативные источники энергии для дома своими руками. Только будьте готовы к тому, что сделать это, скорее всего, будет не так просто, и без определенных навыков или помощи специалиста не обойтись!

Для нагрева воды

Самая удобная и простая в использовании техника — для нагрева воды.Раздельное прямое и косвенное нагревание. Непосредственно включают различные теплицы, емкости для нагрева воды на солнце, теплицы, застекленные лоджии, веранды, например. Этот вид отопления позволяет использовать бесплатную солнечную энергию для выработки тепла в любом удобном месте: на крыше, на любом открытом пространстве. В качестве теплоносителя используются незамерзающие жидкости (антифриз), а последующая передача энергии происходит в теплообменниках-аккумуляторах. Из них вода берется на отопление и хозяйственные нужды.

Интересно

Кстати, есть детский конструктор «Альтернативные источники энергии» («Эксперт»), позволяющий собрать до 130 проектов.Дети с пятилетнего возраста также могут приобщиться к созданию ветряных турбин, использовать механическую, водную, солнечную энергию для выработки электроэнергии.

Солнечные панели

Развитие альтернативных источников энергии привело к созданию солнечных батарей как наиболее эффективного способа использования солнечного излучения. Такая панель представляет собой систему из полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электричество. Такие системы обеспечивают бесперебойную и надежную, экономичную подачу электроэнергии в частный дом. Особенно эффективны они в труднодоступных местах.Например, в горах, где много солнечных дней в году и нет «официального» электроснабжения или перебоев. Или в местах, где часто случаются перебои в подаче электроэнергии от основного источника.

Преимущества установки

Данная установка имеет следующие преимущества:

• не требует прокладки кабеля к опорам, что значительно снижает стоимость производства;
• минимизированные затраты на установку и обслуживание аккумуляторных батарей;
• экологическая чистота добываемой энергии;
• солнечные панели малой массы;
• полная бесшумность при работе;
• довольно длительный срок использования.

недостатки

Проблемы альтернативных источников энергии, таких как солнечные батареи, заключаются в следующем:

• в трудоемком процессе сборки;
• в том, что они занимают много места;
• чувствительны к механическим повреждениям и загрязнениям;
• не работают ночью;
• их эффективность сильно зависит от солнечной или пасмурной погоды.

Установка

Альтернативные источники энергии — солнечные батареи — монтируются с определенными навыками довольно легко.Для начала нужно провести подбор необходимых материалов для конструкции. Нам нужны качественные фотоэлементы (из моно- или поликристаллического кремния). Лучше брать те, чья работа эффективна даже в пасмурную погоду — поликристаллы, которые легко доступны в комплекте. Мы покупаем элементы одного производителя, чтобы все было совместимо и взаимозаменяемо. Также понадобятся проводники для подключения фотоэлементов. Корпус выполнен из алюминиевых уголков. Его размеры определяются количеством ячеек.Для внешнего покрытия — оргстекло. Для крепления на крыше дома используем саморезы. Для пайки проводов — обычный паяльник. В общем, ничего «военного». С помощью хороших инструкций, обычно прилагаемых к набору, вы сможете разобраться самостоятельно. В крайнем случае пригласите в помощники соседнюю дачу.

Источники энергии, Возобновляемые источники энергии, Нефть, Уголь

СВОБОДА! Я стою в захламленной комнате, окруженной обломками электрического энтузиазма: обрывками проводов, кусочками меди, желтыми разъемами, изолированными плоскогубцами.Для меня это инструменты свободы. Я только что установил на крышу с десяток солнечных панелей, и они работают. Измеритель показывает, что 1285 ватт мощности направляются прямо от солнца в мою систему, заряжают мои батареи, охлаждают мой холодильник, гудят в моем компьютере, освобождая мою жизнь.

Эйфория энергетической свободы вызывает привыкание. Не поймите меня неправильно; Я люблю ископаемое топливо. Я живу на острове, на котором нет инженерных сетей, но в остальном мы с женой ведем нормальную американскую жизнь.Нам не нужны пропановые холодильники, керосиновые лампы или компостные туалеты. Нам нужно много розеток и устройство для приготовления капучино. Но когда я включаю эти панели, ничего себе!

Может быть, это потому, что для меня, как и для большинства американцев, тот или иной энергетический кризис омрачил большую часть последних трех десятилетий. От кризиса в ОПЕК в 1970-х годах до стремительного роста цен на нефть и бензин сегодня озабоченность мира по поводу энергии преследовала президентские речи, кампании в Конгрессе, книги о бедствиях и мое собственное чувство благополучия с той же мучительной тревогой, которая была характерна для холодная война.

Как сообщал National Geographic в июне 2004 года, нефть, которая больше не дешевая, может вскоре подешеветь. Нестабильность там, где находится большая часть нефти, от Персидского залива до Нигерии и Венесуэлы, делает этот спасательный круг хрупким. Природный газ трудно транспортировать, и он подвержен дефициту. В ближайшее время у нас не закончится уголь или в значительной степени неиспользованные месторождения битуминозных песков и горючего сланца. Но очевидно, что углекислый газ, выделяемый углем и другими ископаемыми видами топлива, нагревает планету, как сообщил этот журнал в сентябре прошлого года.

Избавиться от этого беспокойства заманчиво. С моими новыми панелями ничто не стоит между мной и безграничной энергией — никакой иностранной нации, никакой энергетической компании, никакой вины за выбросы углерода. Я свободен!

Ну почти. Вот и облако.

Тень крадется по моим панелям и моему сердцу. Счетчик показывает всего 120 Вт. Мне придется запустить генератор и сжечь еще бензина. В конце концов, это будет непросто.

Проблема с энергетической свободой в том, что она вызывает привыкание; когда у тебя мало, ты хочешь много.В микрокосме я похож на людей в правительстве, промышленности и частной жизни во всем мире, которые попробовали немного этой любопытной и неотразимой свободы и полны решимости найти больше.

Некоторые эксперты считают, что это стремление даже важнее, чем война с терроризмом. «Терроризм не угрожает жизнеспособности нашего высокотехнологичного образа жизни», — говорит Мартин Хофферт, профессор физики Нью-Йоркского университета. «Но энергия действительно есть».

Экономия энергии может предотвратить расплату, но, в конце концов, вы не можете сберечь то, чего у вас нет.Так что Хофферт и другие не сомневаются: пришло время активизировать поиск следующего великого топлива для голодного двигателя человечества.

А такое топливо есть? Короткий ответ: нет. Специалисты произносят это как мантру: «Серебряной пули не бывает». Хотя некоторые истинно верующие утверждают, что между нами и бесконечной энергией космического вакуума или ядра Земли стоят только обширные заговоры или нехватка средств, правда в том, что в основе уравнения или в конце сверла.

Увлечение водородными автомобилями может произвести неверное впечатление. Водород не является источником энергии. Он находится вместе с кислородом в простой старой воде, но его нельзя принимать. Водород должен быть освобожден, прежде чем он станет полезным, а это стоит больше энергии, чем водород возвращает. В наши дни эта энергия в основном поступает из ископаемого топлива. Никакой серебряной пули.

Однако длинный ответ о нашем следующем топливе не такой уж мрачный. Фактически, множество претендентов на энергетическую корону, в настоящее время удерживаемую ископаемым топливом, уже под рукой: ветряная, солнечная, даже ядерная, и это лишь некоторые из них.Но преемником должен быть конгресс, а не король. Практически каждый энергетический эксперт, которого я встречал, делал что-то неожиданное: он продвигал не только свою, но и все остальные.

«Нам понадобится все, что мы можем получить из биомассы, все, что мы можем получить от солнечной энергии, все, что мы можем получить от ветра», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики, входящего в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии ( NREL) в Голдене, штат Колорадо. «И все же вопрос в том, сможем ли мы насытиться?»

Большая проблема — большие числа.В мире ежедневно используется около 320 миллиардов киловатт-часов энергии. Это равно примерно 22 непрерывно горящим лампочкам на каждого человека на планете. Не зря искры видны из космоса. По оценкам группы Хофферта, в следующем столетии человечество сможет использовать в три раза больше. Ископаемые виды топлива удовлетворяют растущий спрос, потому что они упаковывают энергию Солнца за миллионы лет в компактную форму, но мы больше не найдем им подобных.

Воодушевленный моим вкусом энергетической свободы, я отправился на поиски технологий, которые могли бы решить эти проблемы.«Если у вас есть большая проблема, вы должны дать серьезный ответ», — говорит гениальный гуру энергетики по имени Герман Шеер, член парламента Германии. «Иначе люди не верят».

Ответы есть. Но всем им требуется еще одна вещь от нас, людей, которые ютятся вокруг костра ископаемого топлива: нам придется сделать большой прыжок — в мир другого типа.

В пасмурный день недалеко от города Лейпциг в бывшей Восточной Германии я шел по полю со свежей травой мимо пруда, где паслись дикие лебеди.Поле было также засеяно 33 500 фотоэлектрическими панелями, высаженными рядами, как серебряные цветы, обращенные к солнцу, плавно изгибающиеся по контурам земли. Это одна из самых больших солнечных батарей в истории. Когда появляется солнце, поле производит до пяти мегаватт энергии, чего в среднем достаточно для 1800 домов.

Рядом зияющие карьеры, где поколениями добывали уголь для питания электростанций и фабрик. Небо было коричневым от дыма и едким от серы. Теперь шахты превращаются в озера, а энергия, которая когда-то производилась из угля, производится в печи, находящейся на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров).

Солнечные электрические системы получают энергию непосредственно от солнца — без огня и выбросов. Некоторые лаборатории и компании испытывают взрослую версию детской лупы: гигантские зеркальные чаши или желоба для концентрации солнечных лучей, выделяющих тепло, которое может приводить в действие генератор. Но на данный момент солнечная энергия в основном означает солнечные батареи.

Идея проста: солнечный свет, падающий на слой полупроводника, толкает электроны, создавая ток. Тем не менее, стоимость клеток, некогда астрономическая, по-прежнему высока.Моя скромная система стоила более 15000 долларов США, около 10 долларов за ватт мощности, включая батареи для хранения энергии, когда солнце не светит.

Как и большинство электронных устройств, солнечная энергия становится все дешевле. «Тридцать лет назад использование спутников было рентабельным, — говорит Дэниел Шугар, президент PowerLight Corporation, быстрорастущей калифорнийской компании, которая построила солнечные установки для клиентов, включая Toyota и Target. «Сегодня это может быть рентабельным для электроснабжения домов и предприятий», по крайней мере, там, где электроэнергия дорогая или недоступна.Завтра, говорит он, это будет иметь смысл почти для всех.

Мартин Рошайзен, генеральный директор компании Nanosolar, видит это будущее во флаконах с красной крышкой, заполненных крошечными частицами полупроводника. «Я нанес немного этого на свой палец, и он исчез прямо на моей коже», — говорит он. Он не скажет точно, что это за частицы, но «нано» в названии компании является намеком: они меньше ста нанометров в поперечнике — размером с вирус, и настолько малы, что проникают сквозь кожу.

Рошайзен считает, что эти частицы обещают недорогой способ создания солнечных элементов. Вместо того, чтобы делать элементы из пластин кремния, его компания будет рисовать частицы на фольге, где они будут самоорганизовываться, образуя поверхность полупроводника. Результат: гибкий материал для солнечных батарей в 50 раз тоньше, чем сегодняшние солнечные панели. Roscheisen надеется продавать его листами примерно по 50 центов за ватт.

«Пятьдесят центов за ватт — это своего рода Святой Грааль», — говорит Дэвид Пирс, президент и генеральный директор Miasolé, одной из многих других компаний, работающих над «тонкопленочными» солнечными элементами.По этой цене солнечная энергия могла бы конкурировать с коммунальными услугами и могла бы стать популярной. Если цены продолжат падать, солнечные элементы могут полностью изменить представление об энергии, сделав ее дешевым и легким для людей собирать для себя. Это то, что технари называют «прорывной технологией».

«Автомобили разрушили бизнес лошадей и багги, — говорит Дэн Шугар. «Компьютеры разрушили индустрию пишущих машинок. Мы считаем, что солнечные электрические системы разрушат энергетику».

Но цена — не единственное препятствие для солнечных панелей.Есть такие мелочи, как облака и темнота, которые требуют лучших способов хранения энергии, чем громоздкие свинцово-кислотные батареи в моей системе. Но даже если эти препятствия будут преодолены, сможет ли солнечная энергия действительно производить большую энергию, в которой мы нуждаемся?

Поскольку солнечная энергия в настоящее время обеспечивает менее одного процента мировой энергии, это потребует «огромного (но не непреодолимого) масштабирования», — заявили Хофферт из Нью-Йоркского университета и его коллеги в статье в Science . При нынешнем уровне эффективности потребуется около 10 000 квадратных миль (25 900 квадратных километров) солнечных панелей — площадь больше, чем Вермонт, — чтобы удовлетворить все потребности Соединенных Штатов в электроэнергии.Но требования к земле звучат более устрашающе, чем есть на самом деле: открытая местность не должна быть покрыта. Все эти панели могли уместиться менее чем на четверть площади кровли и тротуаров в городах и пригородах.

Ветер, в конечном итоге приводимый в движение нагретым солнцем воздухом, — это просто еще один способ сбора солнечной энергии, но он работает в пасмурные дни. Однажды днем ​​я стоял в поле недалеко от западного побережья Дании под таким темным и тяжелым небом, что мои собственные солнечные батареи могли бы впасть в кому.Но прямо надо мной мегаватт вырабатывал чистую энергию. Лезвие длиннее крыла самолета медленно вращалось на сильном южном ветру. Это был ветряк.

Ленивая развертка турбины вводила в заблуждение. Каждый раз, когда одно из трех 130-футовых (40-метровых) лезвий проходило мимо, оно шипело, рассекая воздух. Наклонная скорость может превышать 100 миль (161 км) в час. Эта единственная башня была способна производить два мегаватта, почти половину всей мощности солнечной фермы в Лейпциге.

В Дании вращающиеся лезвия всегда видны на горизонте, маленькими или большими группами, как спицы колес, катящихся в странный новый мир.Общая установленная энергия ветра в Дании в настоящее время составляет более 3 000 мегаватт, что составляет около 20 процентов потребности страны в электроэнергии. По всей Европе щедрые стимулы, направленные на сокращение выбросов углерода и отлучение экономики от нефти и угля, привели к ветровому буму. Континент является мировым лидером в области ветроэнергетики — почти 35 000 мегаватт, что эквивалентно 35 крупным угольным электростанциям. Северная Америка, хотя и обладает огромным потенциалом ветроэнергетики, остается на втором месте с чуть более 7000 мегаватт.За исключением гидроэлектроэнергии, которая веками приводила в движение машины, но имеет мало возможностей для развития в развитых странах, ветер в настоящее время является самым большим успехом в области возобновляемых источников энергии.

«Когда я начинал в 1987 году, я много времени просидел в фермерских домах до полуночи, разговаривая с соседями, просто продавая одну турбину», — говорит Ханс Буус. Он директор по развитию проекта датской энергетической компании Elsam. «Я не мог представить, какой он сегодня уровень.»

Он имеет в виду не только количество турбин, но и их размеры. В Германии я видел прототип из стекловолокна и стали, который имеет высоту 600 футов (183 метра), имеет лопасти длиной 200 футов (61 метр) и может генерируют пять мегаватт. Это не только памятник инженерной мысли, но и попытка преодолеть некоторые новые препятствия на пути развития ветроэнергетики.

Одно из них — эстетическое. Озерный край Англии — это захватывающий пейзаж из заросших папоротником холмов и уединенных долин, в основном защищенных национальный парк.Но на гребне рядом с парком, хотя и не за пределами великолепия, запланировано 27 башен, каждая размером с двухмегаваттную машину в Дании. Многие местные жители протестуют. «Это качественный пейзаж», — говорит один из них. «Они не должны класть эти вещи сюда».

Датчане, кажется, любят турбины больше, чем британцы, возможно потому, что многие датские турбины принадлежат кооперативам местных жителей. Труднее сказать «не у меня на заднем дворе», если вещь на заднем дворе помогает оплачивать дом.Но противодействие окружающей среде — не единственная проблема, с которой сталкивается развитие ветроэнергетики. По всей Европе многие из самых ветреных мест уже заняты. Таким образом, немецкая машина мощностью пять мегаватт разработана, чтобы помочь перенести энергию ветра с ландшафта на множество новых участков в море.

Многие береговые линии имеют обширные участки мелководного континентального шельфа, где ветер дует более устойчиво, чем на суше, и где, как выразился один эксперт по ветру, «чайки не голосуют». (Однако настоящие избиратели иногда все еще возражают против вида башен на горизонте.Строительство и обслуживание турбин на море обходится дороже, чем на суше, но подводный фундамент для башни мощностью пять мегаватт дешевле на мегаватт, чем фундамент меньшего размера. Отсюда немецкий гигант.

Есть и другие проблемы. Как и парусники, ветряные турбины можно успокаивать на несколько дней. Чтобы сеть продолжала гудеть, другие источники, такие как угольные электростанции, должны быть готовы восполнить пробел. Но когда сильный ветер сбрасывает электроэнергию в сеть, другие генераторы должны быть отключены, а установки, сжигающие топливо, нельзя быстро отрегулировать.Золотое дно ветроэнергетики может превратиться в перенасыщение. Дания, например, иногда вынуждена выгружать электроэнергию по нерентабельной ставке таким соседям, как Норвегия и Германия.

Что нужно для ветра, так и для солнечной энергии, это способ хранить большой избыток энергии. Уже существует технология, позволяющая превратить его в топливо, такое как водород или этанол, или использовать его для сжатия воздуха или вращения маховиков, аккумулируя энергию, которая позже может производить электричество. Но большинству систем еще предстоит пройти десятилетия до того, как они станут экономически целесообразными.

С другой стороны, и ветер, и солнце могут обеспечивать так называемую распределенную энергию: они могут производить энергию в небольшом масштабе рядом с пользователем. У вас не может быть частной угольной электростанции, но у вас может быть собственная ветряная мельница с батареями для спокойных дней. Чем больше домов или сообществ вырабатывают собственные ветряные электростанции, тем меньше и дешевле могут быть центральные электростанции и линии электропередачи.

В стремительном движении Европы к ветроэнергетике, турбины продолжают расти. Но во Флагстаффе, штат Аризона, компания Southwest Windpower производит турбины с лопастями, которые можно поднять одной рукой.Компания продала около 60 000 маленьких турбин, большинство из них для автономных домов, парусных лодок и удаленных объектов, таких как маяки и метеостанции. При мощности 400 Вт на штуку они не могут запитать больше, чем несколько ламп.

Но Дэвид Гэлли, президент Southwest, отец которого построил свою первую ветряную турбину из деталей стиральной машины, тестирует новый продукт, который он называет энергетическим прибором. Он будет стоять на башне высотой с телефонный столб, вырабатывать до двух киловатт при умеренном ветре и поставляться со всей электроникой, необходимой для подключения к дому.

Многие коммунальные предприятия США обязаны платить за электроэнергию, которую люди возвращают в сеть, поэтому любой, кто находится в относительно свежем месте, может установить энергетический прибор во дворе, использовать электроэнергию, когда это необходимо, и вернуть ее в сеть. когда это не так. За исключением больших нагрузок на отопление и кондиционирование воздуха, такая установка могла бы снизить годовой счет за электроэнергию дома почти до нуля. Если, как надеется Галлей, он сможет в конечном итоге продать энергетический прибор менее чем за 3000 долларов, он окупится за счет экономии энергии в течение нескольких лет.

Где-то в этой смеси грандиозного и личного могут быть и большие числа в ветре.

В Германии, проезжая от гигантской ветряной турбины недалеко от Гамбурга до Берлина, я регулярно чувствовал странный запах: что-то вроде аппетитного запаха фаст-фуда. Это было загадкой, пока не проехал грузовик-цистерна с надписью «биодизель». Запах горелого растительного масла. Германия использует около 450 миллионов галлонов (1,7 миллиарда литров) биодизеля в год, что составляет около 3 процентов от общего потребления дизельного топлива.

Энергия биомассы имеет древние корни. Бревна в вашем огне — это биомасса. Но сегодня биомасса означает этанол, биогаз и биодизель — топливо, которое так же легко сжигать, как нефть или газ, но оно производится из растений. Эти технологии проверены. Этанол, произведенный из кукурузы, идет в бензиновые смеси в США; этанол из сахарного тростника обеспечивает 50 процентов автомобильного топлива в Бразилии. В США и других странах биодизель из растительного масла сжигается в чистом виде или в смеси с обычным дизельным топливом в немодифицированных двигателях. «Биотопливо — это топливо, которое легче всего вставить в существующую топливную систему», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики.

Что ограничивает биомассу, так это земля. Фотосинтез, процесс улавливания солнечной энергии в растениях, гораздо менее эффективен на квадратный фут, чем солнечные панели, поэтому улавливание энергии растениями поглощает еще больше земли. По оценкам, использование биотоплива для всех транспортных средств в мире означало бы удвоение площади земель, отведенных под сельское хозяйство.

В Национальном центре биоэнергетики ученые пытаются повысить эффективность топливного хозяйства. Сегодняшнее топливо из биомассы основано на растительном крахмале, маслах и сахаре, но центр занимается тестированием организмов, которые могут переваривать древесную целлюлозу, которой много в растениях, чтобы из нее тоже могло получиться жидкое топливо.Также могут помочь более продуктивные топливные культуры.

Один из них — просо, растение, произрастающее в прериях Северной Америки, которое растет быстрее и требует меньше удобрений, чем кукуруза, источник большей части этанольного топлива, производимого в США. корм для животных, что еще больше снижает нагрузку на сельхозугодья.

«Предварительные результаты выглядят многообещающими, — говорит Томас Фуст, технический менеджер центра. «Если вы повысите эффективность автомобиля до уровня гибрида и перейдете на смесь просеянных культур, вы сможете удовлетворить две трети U.Южный транспортный спрос на топливо без дополнительных земель ».

Но технически возможный не означает политически осуществимый. От кукурузы до сахарного тростника — у всех культур есть свои лоббисты.« Мы смотрим во многие переулки », — говорит Пачеко. «И в каждом переулке есть свои группы интересов. Откровенно говоря, одна из самых больших проблем с биомассой заключается в том, что существует так много вариантов ».

Деление ядер, казалось, лидировало в гонке как альтернатива энергии несколько десятилетий назад, когда страны начали строить реакторы.В настоящее время во всем мире около 440 станций вырабатывают 16 процентов электроэнергии на планете, а некоторые страны перешли на ядерную энергетику. Франция, например, получает 78 процентов своей электроэнергии за счет деления ядер.

Очарование очевидное: изобилие энергии, отсутствие выбросов углекислого газа, никаких пятен на ландшафте, за исключением случайного защитного купола и градирни. Но наряду с известными бедами — авариями на Три-Майл-Айленде и Чернобыле, слабой экономикой по сравнению с установками, работающими на ископаемом топливе, и проблемой утилизации радиоактивных отходов — ядерная энергия далека от возобновляемой энергии.Легкодоступного уранового топлива хватит не более чем на 50 лет.

Но энтузиазм возрождается. Китай, столкнувшийся с нехваткой электроэнергии, начал строить новые реакторы быстрыми темпами — один или два в год. В США, где некоторые водородные автомобильные ускорители рассматривают атомные станции как хороший источник энергии для производства водорода из воды, вице-президент Дик Чейни призвал «по-новому взглянуть» на атомную энергетику. А Япония, которой не хватает собственной нефти, газа и угля, продолжает поощрять программу расщепления.Юми Акимото, старший японский государственный деятель ядерной химии, еще мальчиком видел вспышку бомбы в Хиросиме, но при этом описывает ядерное деление как «столп следующего столетия».

В городе Роккашо на самой северной оконечности острова Хонсю Япония работает над ограничением поставок урана. Внутри нового комплекса стоимостью 20 миллиардов долларов работники носят бледно-голубые рабочие костюмы и выглядят терпеливо поспешно. Я посмотрел на цилиндрические центрифуги для обогащения урана и бассейн, частично заполненный стержнями с отработавшим ядерным топливом, охлаждение.Отработавшее топливо богато плутонием и остаточным ураном — ценным ядерным материалом, для утилизации которого предназначена установка. Он будет «перерабатывать» отработанное топливо в смесь обогащенного урана и плутония, называемую МОКС-топливом, для получения смешанного оксидного топлива. МОКС-топливо можно сжигать в некоторых современных реакторах, и запас топлива может увеличиться на десятилетия и более.

Заводы по переработке в других странах также превращают отработавшее топливо в МОКС. Но эти заводы изначально производили плутоний для ядерного оружия, поэтому японцы любят говорить, что их завод, который должен быть запущен в 2007 году, является первым подобным заводом, построенным полностью для мирного использования.Чтобы убедить мир в том, что так и будет, комплекс Роккашо включает в себя здание для инспекторов Международного агентства по атомной энергии, ядерного сторожевого пса Организации Объединенных Наций, которые будут следить за тем, чтобы ни один плутоний не был перенаправлен на оружие.

Это не удовлетворяет противников атомной энергетики. Оппозиция усилилась в Японии после несчастных случаев со смертельным исходом на атомных станциях страны, в том числе одной, в результате которой погибли двое рабочих и подверглись облучению другие. Вскоре после моего визита в Роккашо около сотни протестующих вышли за пределы завода в метель.

Большой спор вызвал бы то, что некоторые сторонники ядерной энергетики считают важным следующим шагом: переход к реакторам-размножителям. Производители могут производить больше топлива, чем потребляют, в виде плутония, который может быть извлечен путем переработки отработавшего топлива. Но экспериментальные реакторы-размножители оказались темпераментными, и полномасштабная программа-размножитель может стать кошмаром по контролю над вооружениями из-за всего плутония, который она пустит в обращение.

Акимото, например, считает, что общество должно привыкнуть к переработке топлива, если оно хочет рассчитывать на ядерную энергию.Он говорил со мной через переводчика, но, чтобы подчеркнуть этот момент, он перешел на английский: «Если мы собираемся принять ядерную энергию, мы должны принять всю систему. Иногда мы хотим получить первый урожай фруктов, но забываем, как это сделать. выращивать деревья «.

Fusion — самая яркая из надежд, огонь звезд в человеческом очаге. Полученная при слиянии двух атомов в один термоядерная энергия может удовлетворить огромные потребности в будущем. Топлива хватило бы на тысячелетия.Термоядерный синтез не будет производить долгоживущих радиоактивных отходов и ничего, что террористы или правительства не могли бы превратить в оружие. Это также требует некоторых из самых сложных механизмов на Земле.

Несколько ученых заявили, что холодный синтез, который обещает энергию из простого сосуда вместо высокотехнологичного тигля, может работать. Вердикт на данный момент: нет такой удачи. Горячий синтез с большей вероятностью увенчается успехом, но это будет длиться десятилетия и будет стоить миллиарды долларов.

Горячий синтез — это сложно, потому что топливо — разновидность водорода — необходимо нагреть до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов Цельсия) или около того, прежде чем атомы начнут плавиться.При таких температурах водород образует бурлящий непослушный пар электрически заряженных частиц, называемый плазмой. «Плазма — наиболее распространенное состояние материи во Вселенной, — говорит один физик, — но также и наиболее хаотичное и наименее управляемое». Создание и удержание плазмы настолько сложно, что ни один термоядерный эксперимент еще не дал более 65 процентов энергии, необходимой для начала реакции.

Сейчас ученые в Европе, Японии и США совершенствуют этот процесс, изучают лучшие способы управления плазмой и пытаются увеличить выработку энергии.Они надеются, что в испытательном реакторе ITER стоимостью шесть миллиардов долларов США зажгется термоядерный костер — то, что физики называют «зажиганием плазмы». Следующим шагом будет демонстрационная установка для фактического производства электроэнергии, а через 50 лет — коммерческие установки.

«Я на 100 процентов уверен, что мы можем зажечь плазму», — говорит Джером Памела, руководитель проекта термоядерной машины под названием Joint European Torus, или JET, в британском научном центре Калхэма. «Самая большая проблема — это переход от плазмы к внешнему миру.«Он имеет в виду найти подходящие материалы для облицовки плазменной камеры ИТЭР, где они должны будут выдерживать бомбардировку нейтронами и передавать тепло электрическим генераторам.

В Калхэме я видел эксперимент в токамаке, устройстве, удерживающем плазму в магнитном поле в форме бублика — стандартная конструкция для большинства термоядерных ядер, включая ИТЭР. Физики послали огромный электрический заряд в заполненный газом контейнер, уменьшенную версию JET. Это повысило температуру примерно до десяти миллионов градусов по Цельсию, недостаточно, чтобы начать термоядерный синтез, но достаточно, чтобы создать плазму.

Эксперимент длился четверть секунды. Его запечатлела видеокамера, снимающая 2250 кадров в секунду. Во время воспроизведения слабое свечение расцвело в комнате, заколебалось, превратилось в дымку, видимую только на ее остывающих краях, и исчезло.

Это было… ну, разочаровывающе. Я ожидал, что плазма будет похожа на кадр из фильма взрывающегося автомобиля. Это было больше похоже на привидение в библиотеке, обшитой английскими панелями.

Но этот фантом был воплощением энергии: универсальная, но неуловимая магия, которую все наши разнообразные технологии — солнечная, ветровая, биомасса, деление, синтез и многие другие, большие или малые, обычные или сумасшедшие — стремятся сразиться на нашу службу.

Укрощение этого призрака — не просто научная задача. Проект ИТЭР сдерживается, казалось бы, простой проблемой. С 2003 года страны-участницы, в том числе большая часть развитого мира, зашли в тупик относительно того, где строить машину. Выбор сводился к двум сайтам, одному во Франции и одному в Японии.

Как скажут вам все эксперты в области энергетики, это доказывает устоявшуюся теорию. Есть только одна сила, с которой труднее справиться, чем с плазмой: политика.

Хотя некоторые политики считают, что задача разработки новых энергетических технологий должна быть оставлена ​​на усмотрение рыночных сил, многие эксперты с этим не согласны.Это не только потому, что запускать новые технологии обходится дорого, но и потому, что правительство часто может пойти на риск, на который частные предприятия не пойдут.

«Большая часть современных технологий, управляющих экономикой США, не возникла спонтанно благодаря рыночным силам», — говорит Мартин Хофферт из Нью-Йоркского университета, говоря о реактивных самолетах, спутниковой связи, интегральных схемах, компьютерах. «Интернет в течение 20 лет поддерживался военными и еще 10 лет — Национальным научным фондом, прежде чем его открыла Уолл-Стрит.«

Без большого толчка со стороны правительства, — говорит он, — мы можем быть обречены полагаться на все более грязные ископаемые виды топлива, поскольку более чистые, такие как нефть и газ, исчерпываются, что имеет ужасные последствия для климата». Если у нас не будет активных действий Энергетическая политика, — говорит он, — мы просто прекратим использовать уголь, затем сланец, затем битуминозный песок, и это будет постоянно уменьшаться, и в конечном итоге наша цивилизация рухнет. Но это не должно так заканчиваться. У нас есть выбор ».

Это вопрос личных интересов, — говорит Герман Шеер, член парламента Германии.«Я не призываю людей изменить свою совесть», — сказал он в своем берлинском офисе, где небольшая модель ветряной турбины лениво вращалась в окне. «Вы не можете ходить, как священник». Вместо этого его послание состоит в том, что создание новых форм энергии необходимо для экологически и экономически безопасного будущего. «Альтернативы нет».

Изменения уже начинаются. В США правительства штатов и местные органы власти продвигают альтернативные источники энергии, предлагая субсидии и требуя, чтобы коммунальные предприятия включали возобновляемые источники в свои планы.А в Европе финансовые стимулы как для ветровой, так и для солнечной энергии пользуются широкой поддержкой, даже несмотря на то, что они увеличивают счета за электричество.

Альтернативная энергия также завоевывает популярность в тех частях развивающегося мира, где это необходимость, а не выбор. Солнечная энергия, например, проникает в африканские общины, у которых отсутствуют линии электропередач и генераторы. «Если вы хотите преодолеть бедность, на чем нужно сосредоточить внимание людей?» — спрашивает министр окружающей среды Германии Юрген Триттин. «Им нужна пресная вода и энергия.Для удовлетворения потребностей отдаленных деревень возобновляемые источники энергии весьма конкурентоспособны ».

В развитых странах есть ощущение, что альтернативная энергия — когда-то считавшаяся причудливым энтузиазмом хиппи — больше не является альтернативной культурой. Она постепенно становится мейнстримом. Энергетическая свобода кажется заразной.

Однажды днем ​​в прошлом году недалеко от деревни к северу от Мюнхена небольшая группа горожан и рабочих открыла солнечную электростанцию. Вскоре она превзойдет Лейпцигское месторождение, став крупнейшим в мире, с мощностью в шесть мегаватт .

Около 15 человек собрались на небольшом искусственном холме рядом с солнечной фермой и посадили четыре вишневых дерева на вершине. Мэр опрятного соседнего городка принес сувенирные бутылки шнапса. Глоток выпили почти все, в том числе и мэр.

Затем он сказал, что будет петь руководителю строительства проекта и художнику-пейзажисту, американским женщинам. Две женщины стояли вместе, ухмыляясь, а солнечные панели впитывали энергию позади них. Немецкий мэр поправил свой темный костюм, а остальные оперлись на лопаты.

Пятьдесят лет назад, подумал я, в городах Европы все еще были разрушенные бомбежкой руины. Советский Союз планировал спутник. Нефть в Техасе стоила 2,82 доллара за баррель. В лучшем случае у нас есть 50 лет, чтобы заново создать мир. Но люди меняются, адаптируются и заставляют работать новые безумные вещи. Я подумал о Дэне Шугаре, говорящем о революционных технологиях. «Есть чувство волнения», — сказал он. «Есть ощущение срочности. Есть ощущение, что мы не можем потерпеть неудачу».

На вершине холма мэр глубоко вздохнул.Он спел громким тенором, не пропустив ни одной ноты или слова, всю песню «O Sole Mio». Все приветствовали.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии

Рабочие места и другие экономические выгоды

По сравнению с технологиями использования ископаемого топлива, которые обычно являются механизированными и капиталоемкими, отрасль возобновляемых источников энергии более трудоемка. Солнечные панели нуждаются в людях, чтобы установить их; ветряным электростанциям требуются специалисты для обслуживания.

Это означает, что в среднем на каждую единицу электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников, создается больше рабочих мест, чем на ископаемое топливо.

Возобновляемые источники энергии уже поддерживают тысячи рабочих мест в США. В 2016 году в отрасли ветроэнергетики было напрямую занято более 100000 сотрудников с полной занятостью в различных сферах, включая производство, разработку проектов, строительство и установку турбин, эксплуатацию и техническое обслуживание, транспорт и логистику, а также финансовые, юридические и консалтинговые услуги. [10]. Более 500 заводов в США производят детали для ветряных турбин, а стоимость ветроэнергетических установок только в 2016 году составила 13 долларов США.0 млрд инвестиций [11].

Другие технологии использования возобновляемых источников энергии позволяют задействовать еще больше рабочих. В 2016 году в солнечной отрасли было занято более 260 000 человек, включая рабочие места в установках, производстве и продажах солнечных батарей, что на 25% больше, чем в 2015 году [12]. В 2017 г. в гидроэнергетике работало около 66 000 человек [13]; в геотермальной промышленности работало 5 800 человек [14].

Повышенная поддержка возобновляемых источников энергии может создать еще больше рабочих мест. Исследование Союза обеспокоенных ученых 2009 года, посвященное стандарту возобновляемой энергии на 25 процентов к 2025 году, показало, что такая политика создаст более чем в три раза больше рабочих мест (более 200 000), чем производство эквивалентного количества электроэнергии из ископаемого топлива [15 ].

Напротив, в 2016 году во всей угольной отрасли работало 160 000 человек [26].

Помимо рабочих мест, непосредственно создаваемых в отрасли возобновляемых источников энергии, рост экологически чистой энергии может создать положительный экономический «волновой» эффект. Например, отрасли в цепочке поставок возобновляемой энергии выиграют, а несвязанные местные предприятия выиграют от увеличения доходов домашних хозяйств и предприятий [16].

Местные органы власти также извлекают выгоду из чистой энергии, чаще всего в форме налога на имущество, подоходного налога и других платежей от владельцев проектов возобновляемой энергии.Владельцы земли, на которой строятся ветроэнергетические объекты, часто получают арендные платежи в размере от 3000 до 6000 долларов за мегаватт установленной мощности, а также платежи за сервитуты для линий электропередач и право отвода дороги. Они также могут получать гонорары в зависимости от годовой выручки проекта. Фермеры и сельские землевладельцы могут создавать новые источники дополнительного дохода, производя сырье для электростанций, работающих на биомассе.

UCS показал, что национальный стандарт возобновляемой электроэнергии с 25 до 2025 года будет стимулировать 263 доллара.4 миллиарда новых капиталовложений в технологии возобновляемой энергии, 13,5 миллиарда долларов дохода нового землевладельца от? производство биомассы и / или арендные платежи за ветровые земли, а также 11,5 миллиардов долларов новых налоговых поступлений от налога на имущество для местных сообществ [17].

Ископаемое топливо по-прежнему доминирует в энергетике США, но возобновляемые источники энергии быстро растут

Большинство американцев (77%) считают, что для Соединенных Штатов более важно развивать альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, чем производить больше угля, нефти и других ископаемых видов топлива, согласно недавний опрос Pew Research Center.Возникает вопрос: как США удовлетворяет свои огромные потребности в энергии и как это изменилось?

Ответ, как и следовало ожидать, сложен. Использование солнечной и ветровой энергии росло быстрыми темпами за последнее десятилетие или около того, но по состоянию на 2018 год на эти источники приходилось менее 4% всей энергии, используемой в США (это самый последний полный год, за который имеются данные. .) Насколько нам известно, большая часть энергии, используемой в США, поступает из угля, нефти и природного газа.В 2018 году эти «ископаемые виды топлива» обеспечивали около 80% потребности страны в энергии, что немного ниже, чем 84% десятилетием ранее. Хотя использование угля в последние годы сократилось, использование природного газа резко возросло, а доля нефти в национальных энергетических запасах колеблется между 35% и 40%.

Общее количество энергии, используемой в США — от освещения и обогрева домов до приготовления еды, заправки заводов, вождения автомобилей и питания смартфонов — достигло 101,2 квадриллиона БТЕ в 2018 году, что является самым высоким уровнем с момента начала сбора данных в 1949 году, согласно данным Федеральное управление энергетической информации (EIA).

(сокращение от британской тепловой единицы, британские тепловые единицы часто используются в энергетической отрасли, не говоря уже о производстве бытовой техники, в качестве общего критерия для измерения и сравнения различных видов энергии. Одна британская тепловая единица — это количество энергии, необходимое для нагрева 1 фунт воды на 1 градус по Фаренгейту на уровне моря. Это эквивалентно примерно 1055 джоулям в метрической системе, или теплу, выделяемому при сжигании обычной деревянной спички на кухне.)

Соединенные Штаты потребляют много энергии — по некоторым оценкам, уступая только Китаю.Поскольку общественное беспокойство по поводу изменения климата продолжает расти, а энергетическая политика становится ключевым вопросом политических кампаний этого года, нам нужна надежная базовая информация о том, как США получают и используют энергию, и как эти тенденции меняются в последнее время.
Этот отчет основан в первую очередь на данных, собранных Управлением энергетической информации, статистическим подразделением Министерства энергетики США. Мы также ссылаемся на опрос Pew Research Center, посвященный взглядам американцев на политику в области климата и энергетики.В рамках этого опроса приняли участие 3627 членов Американской группы тенденций Центра, онлайн-опроса, который набирается посредством национальной случайной выборки адресов проживания в октябре 2019 года. Вот вопросы, заданные в этом опросе, вместе с ответами, а вот ответы на опрос. методология.

Около 38% всех этих британских тепловых единиц было направлено в электроэнергетику (электроэнергетические компании и независимые производители электроэнергии), которые преобразовали их в электроэнергию и отправили обратно в остальную экономику.На транспорт приходилось около 28% общего потребления энергии, за ним следуют промышленный сектор (23%), домашние хозяйства (7%) и коммерческие предприятия (менее 5%).

Энергопотребление на душу населения в США с начала XXI века имело тенденцию к снижению, но в 2018 году оно увеличилось. В среднем каждый американец в 2000 году использовал около 349,8 миллиона британских тепловых единиц. К 2017 году этот показатель упал до 300,5 млн британских тепловых единиц — самого низкого уровня за пять десятилетий. Однако в 2018 году потребление энергии на душу населения выросло до 309,3 млн БТЕ.(Пик энергопотребления на душу населения пришелся на 1979 г. и составил 359 млн. Британских тепловых единиц)

Если посмотреть с другой стороны, то после окончания Второй мировой войны экономика США постоянно становится менее энергоемкой. В 1949 году на каждый доллар реального валового внутреннего продукта приходилось 15 175 британских тепловых единиц. К 2018 году их потребовало 5450 единиц, что на 64% меньше. Но в системе по-прежнему много неэффективности: Ливерморская национальная лаборатория подсчитала, что в 2018 году около двух третей всей потребляемой энергии было потрачено впустую (как в случае теплового выхлопа транспортных средств и печей).И только 34,5% энергии, используемой в электроэнергетике, доходит до конечных потребителей в виде электричества — остальная часть теряется в процессе производства, передачи и распределения энергии.

Добыча нефти и газа увеличилась, угля снизилась

Сегодня Соединенные Штаты удовлетворяют почти все свои потребности в энергии за счет внутреннего производства. Чистый импорт, в основном нефть, составлял менее 4% от общего объема энергоснабжения США в 2018 году по сравнению с 26% десятилетием ранее.

За первые 10 месяцев 2019 г.По данным EIA, S. перекачал почти 3,7 миллиарда баррелей сырой нефти, что более чем на 2 миллиарда больше, чем за тот же период 2009 года. За полный 2018 год на нефть приходилась почти четверть всей добычи энергии в США. Природный газ, на который приходилось около трети общего объема производства энергии в 2018 году, также резко вырос — с 21,7 триллиона кубических футов за первые девять месяцев 2009 года до 33,6 триллионов кубических футов за тот же период в 2019 году.

Столь резкий рост внутренней добычи нефти и газа был вызван новыми технологиями, в первую очередь гидроразрывом и горизонтальным бурением, которые позволяют компаниям получать доступ к подземным месторождениям, разработка которых ранее была слишком дорогой.Как следствие, в 2018 году США были крупнейшим производителем нефти и газа в мире, опередив Саудовскую Аравию и Россию соответственно.

Уголь, с другой стороны, резко упал с пика 2008 года, когда было добыто почти 1,2 миллиарда тонн. Почти весь уголь в США (около 93% в 2018 году, по данным EIA) используется для выработки электроэнергии. Но, как отмечается в отчете Брукингского института, спрос на электроэнергию в США не изменился, цена на природный газ упала по мере роста добычи, а государственная политика до недавнего времени отдавала предпочтение другим источникам энергии, таким как ветер и солнце.В 2018 году на уголь приходилось всего 16% от общего объема внутреннего производства энергии, что меньше половины его доли десятилетием ранее. Объем добычи за первые девять месяцев 2019 года составил 540 миллионов тонн, что примерно на треть меньше, чем за аналогичный период 2009 года.

За последнее десятилетие солнечная энергия продемонстрировала самый большой процентный рост среди всех источников энергии в США. В 2008 году солнечная энергия произвела чуть более 2 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Десять лет спустя она произвела более 93 миллиардов киловатт-часов, что почти в 46 раз больше.Рост солнечной энергетики происходит как в крупном масштабе (электростанции), так и в малом масштабе (солнечные панели на крышах). В целом, около двух третей всей солнечной энергии было произведено электроэнергетическими предприятиями, при этом большая часть остального приходилась на солнечные установки в домах и коммерческих зданиях.

Тем не менее, солнечная энергия составляла лишь 1% от общего объема производства энергии в стране в 2018 году. Самым большим возобновляемым источником энергии оставалась гидроэнергетика (2,8% от общего объема производства), за которой следовали ветер, древесина и биотопливо.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛИСТ: Администрация Байдена запускает проекты морской ветроэнергетики для создания рабочих мест

Департаменты внутренних дел, энергетики, торговли и транспорта объявляют о новых целях в области лизинга, финансирования и развития для ускорения и развертывания морской ветроэнергетики и создания рабочих мест

Сегодня Белый дом собрал лидеров со всей администрации, чтобы объявить о ряде смелых действий, которые станут катализатором развития ветроэнергетики, укрепят внутреннюю цепочку поставок и создадут хорошо оплачиваемые рабочие места для профсоюзов.

Национальный советник по климату Джина Маккарти, министр внутренних дел Деб Хааланд, министр энергетики Дженнифер Гранхольм, министр торговли Джина Раймондо и министр транспорта Пит Буттиджиг встретились сегодня с государственными чиновниками, руководителями отрасли и руководителями профсоюзов, чтобы объявить о новых условиях аренды, финансировании и целях Общегосударственный подход президента Байдена позволяет Америке возглавить революцию в области чистой энергии и создать тысячи рабочих мест по всей стране с возможностью присоединиться к профсоюзу.

В первую неделю пребывания у власти президент Байден издал указ, в котором содержится призыв к нашей стране построить новую американскую инфраструктуру и экономику чистой энергии, которая создаст миллионы новых рабочих мест. В частности, Указ Президента обязуется расширить возможности морской ветроэнергетики. Президент признает, что процветающая оффшорная ветроэнергетика создаст новые рабочие места и экономические возможности вверх и вниз по Атлантическому побережью, в Мексиканском заливе и в водах Тихого океана.Отрасль также породит новые цепочки поставок, которые простираются до центра Америки, о чем свидетельствуют 10 000 тонн отечественной стали, которые рабочие в Алабаме и Западной Вирджинии поставляют на верфь в Техасе, где Dominion Energy строит первую в стране установку ветряных турбин в соответствии с Законом Джонса. судно.

Федеральное руководство в тесной координации со штатами и в партнерстве с частным сектором, профсоюзами и другими ключевыми заинтересованными сторонами необходимо для ускорения масштабного внедрения морской ветроэнергетики.

Сегодня администрация предпринимает скоординированные шаги для поддержки быстрого развертывания морских ветроэнергетических установок и создания рабочих мест:

1. Продвижение амбициозных проектов в области ветроэнергетики для создания хорошо оплачиваемых профсоюзов
2. Инвестирование в американскую инфраструктуру для укрепления внутренней цепочки поставок и развертывания морской ветроэнергетики
3. Поддержка важнейших исследований и разработок, а также обмен данными.

Продвигайте амбициозные проекты в области ветроэнергетики для создания хорошо оплачиваемых рабочих мест для профсоюзов