Альтернативные источники энергии: 5 основных видов

Бесплатное электричество из земли

Почва – благоприятная среда для извлечения электричества. В грунте присутствуют три среды:

• влажность — капли воды;
• твердость — минералы;
• газообразность — воздух между минералами и водой.

Кроме того, в почве постоянно проходят электрические процессы, так как ее основной гумусовый комплекс представляет собой систему, на внешней оболочке которой формируется отрицательный заряд, а на внутренней – положительный, что влечет за собой постоянное притягивание положительно заряженных электронов к отрицательным.

Метод похож на тот, что используется в обычных батарейках. Для получения электричества из земли следует погрузить в грунт на глубину полуметра два электрода. Один медный, второй из оцинкованного железа. Расстояние между электродами должно быть примерно 25 см. Грунт между проводниками заливается солевым раствором, а к проводникам подключаются провода, на одном будет положительный заряд, на втором отрицательный.

В практических условиях выходная мощность такой установки составит приблизительно 3Вт. Мощность заряда также зависит от состава грунта. Конечно, такой мощности недостаточно для того, чтоб обеспечить энергоснабжение в частном доме, но установку можно усилить, изменяя размер электродов или последовательно соединив между собой необходимое количество. Проведя первый опыт, можно примерно просчитать, сколько понадобится таких установок, чтоб обеспечить 1 кВт, а далее рассчитать необходимое количество на основе среднего потребления в сутки.

Ветряные столбы

Энергия ветра используется с незапамятных времен. Сегодня многие производители выпускают ветряки под ключ.

Типы ветряных турбин:

1. Низкая заслонка лопастей (высокий КПД, шум при сильном ветре, затрудненный запуск).
2. Многолопастная лопасть (также называемая «низкая скорость», потому что она запускается при скорости ветра 3 м / с, низкая эффективность, больше материалов).
3. Карусель (горизонтальное вращение, легкий запуск, хороший при постоянном ветре, низкая эффективность).

Достаточно ли мощности ветряка для нужд среднего дома? В среднем ветряные турбины рассчитаны на выработку определенного количества кВт при скорости ветра 10 м / с.

Домашний ветрогенератор

Есть несколько мест, где ветер такой силы дует постоянно. В отсутствие этого ветра станции не будут работать на полную мощность. Аккумуляторы, входящие в систему ветра, частично решают проблему периодического штиля.

Мощность 3 кВт может полностью удовлетворить ваши домашние потребности в электроэнергии. Или он будет обеспечивать большую часть энергии для отопления.

Где приобрести ветрогенератор для дома

Вот несколько примеров ветроэнергетических установок производства НПК «Русский Ветер» (г. Щелково, Московская область):

• Вертикаль-ТМ-500. Ветряк карусельный (высота 2 м) с тремя лопастями — 0,5 кВт при скорости 10 м / с. — 96 тыс. Руб.
• Мельница ВЭУ-2000 / 3.5-3 с малыми лопастями (диаметр лопастей 3,5 м) для слабоветренных регионов. 2 кВт на 10 м / с (но может работать и на 3-4 м / с) 49 200 руб.
• Плюс аккумулятор от 8,6 тыс. Руб. И инвертор на 220В от 16 тыс. Руб.

Использование солнечного излучения

Энергия солнца может преобразовываться в электрическую и тепловую энергию. Для этого используются фотоэлектрические и термодинамические способности солнечных лучей. На первом механизме основывается принцип действия солнечных батарей, в которых с помощью фотоэлектрических преобразователей энергия фотонов трансформируется в электричество.

Термодинамика солнечного источника задействована в коллекторах, которые способны накапливать тепловую энергию, вырабатываемую под воздействием солнечных лучей.

Основной недостаток солнечной энергетики связан с зависимостью излучения от времени суток, сезона и погодных условий. Для бесперебойной работы такого источника возникает необходимость аккумулирования энергии в период максимальной излучательной интенсивности.

Строительство солнечных электростанций и ТЭЦ должно учитывать климатические и метеорологические особенности региона.

Солнечные батареи

Солнечная батарея или фотоэлектрический генератор представляет собой комплект моделей в виде двухслойного полупроводникового элемента, в котором происходит преобразование световой энергии в электрическую за счет фотоэффекта.

Современные фотоэлементы имеют достаточный срок службы и просты в обслуживании. Они накапливают энергию в течение всего времени попадания на них солнечных лучей, а затем постепенно отдают ее в виде электрического тока беспрерывно (пока хватает запасов). Так обеспечивается их работа и в темное время суток.

Важно. Для бесперебойной работы батарей должна обеспечиваться достаточная продолжительность светлого времени суток. Кроме того, их нельзя нагревать выше 110-120 ºС, а для устранения влияния осадков надо установить наклонно (примерно под углом 45º)

Кроме того, их нельзя нагревать выше 110-120 ºС, а для устранения влияния осадков надо установить наклонно (примерно под углом 45º).

К преимуществу солнечных батарей относится экологическая чистота, возможность выработки энергии в труднодоступных местах (даже в космосе). Недостатки связаны с малой суммарной мощностью установок и высокой стоимостью солнечных электростанций.

Солнечные коллекторы

Солнечный коллектор представляет собой устройство, преобразующее солнечное излучение в тепловую энергию.

Принцип их действия основан на нагревании теплоносителя, с последующим направлением тепловой энергии на отопление или выработку электричества (теплоэлектростанция).

Выделяются несколько типов таких устройств.

Воздушные

Это наиболее простой вариант рассматриваемой системы. В основе конструкции закладывается пластина из материала с высокой теплопроводностью, которая покрыта прозрачным, теплоизоляционным слоем.

Солнечные лучи проходят через защитный слой, разогревая базовый элемент. Далее тепло передается на конвектор, где потоком воздуха направляется на обогрев помещения или тепловой электрогенератор.

Главный недостаток – работа только в светлое время суток, а потому воздушные коллекторы обычно совмещаются с ТЭНами, что позволяет существенно экономить электроэнергию.

Плоские

Их задача нагреть теплоноситель. В конструкцию устройства входит поглотитель солнечной энергии, трубопровод и термоизоляция. Поглотитель часто делается из стекла с определенным содержанием металла. Внутри установки он соединяется с трубопроводом, по которому пропускается теплоноситель.

Нагреваемый трубопровод может выполняться в решетчатой или серпантиноообразной форме и изготавливается из металла с повышенной теплопроводностью (медь, алюминий).

Трубчатые или вакуумные

Основу конструкции составляют 2 трубки из стекла боросиликатного типа, которые вставлены друг в друга. Внутренняя трубка выполняется с покрытием веществом с повышенным теплопоглощением. В межтрубном пространстве обеспечивается вакуум.

Теплоноситель циркулирует по центральному каналу. Такая конструкция обеспечивает достаточно высокий КПД и возможность работы при морозе. Даже при повышенной облачности такой коллектор будет работать за счет поглощения инфракрасных лучей.

Структура и обоснованная необходимость в их применении

К нетрадиционным источникам энергии относят:

• солнечную;
• ветровую;
• геотермальную;
• энергию морей, рек, приливов;
• биоэнергетику;
• энергию атмосферного электричества и грозовую энергетику.

Увеличение населения Земли требует больших энергетических затрат. Запас полезных ископаемых, представляющих традиционные источники, не безграничен. Поэтому ведется активный поиск путей решения энергетической проблемы

Переход на использование чистых, природных источников является важной вехой в развитии человечества

Основные причины, побуждающие к переходу на АЭИ:

1. Глобально-экологическая. Применение традиционных энергодобывающих технологий ведет мир к глобальной экологической катастрофе. Одно из таких последствий – изменение климата, которое длится уже несколько лет.
2. Политическая. Страна, освоившая АЭИ первой, сможет диктовать цены на топливные ресурсы.
3. Экономическая. Переход на нетрадиционные энергетические технологии даст возможность перераспределить топливные ресурсы для развития промышленности. Стоимость альтернативной энергии значительно ниже, чем электроэнергии, получаемой из традиционных источников.
4. Социальная. С ростом численности населения становится сложным найти место для строительства АЭС и ГРЭС, которое было бы безопасным для окружающих. Исследования показали, что у населения, проживающего неподалёку от таких станций, подтвержден больший процент онкологических и других тяжелых заболеваний.
5. Эволюционно-историческая. Объем топливных ресурсов ограничен, биосфера и атмосфера страдают от их использования. Эти факторы тормозят процесс эволюции человечества. Переход на альтернативные источники энергии будет толчком к новому этапу развития.

Основные виды возобновляемой энергетики

Энергия солнца

Солнечная энергия считается ведущим и экологически чистым источником энергии.

Фото: Joe Ferrer | Dreamstime

На сегодня для получения электроэнергии разработаны и используются термодинамический и фотоэлектрический метод. Подтверждается концепция работоспособности и перспективности наноантенн. Солнце, являясь неистощимым источником экологически чистой энергии, вполне может обеспечить потребности человечества.

Интересный факт! На сегодня окупаемость солнечной электростанции на фотоэлементах составляет примерно 4 года.

Энергия ветра

Давно и успешно используется людьми энергия ветра, ветряков.

Фото: Dpvue | Dreamstime

Ученые разрабатывают новые и совершенствуют имеющиеся ветряные электростанции. Снижая затраты и повышая КПД ветряков. Особую актуальность они имеют на побережьях и в местностях с постоянными ветрами. Преобразуя кинетическую энергию воздушных масс в дешевую электрическую энергию, ветряные электростанции уже сегодня вносят существенный вклад в энергосистему отдельных стран.

Геотермальная энергетика

Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник — внутреннее тепло Земли.

Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.

Интересный факт! В Исландии более 32% электричества добывается с помощью термальных источников.

Приливная и волновая энергетика

Приливная и волновая энергетика — это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию. Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей.

Биомассовая энергетика

Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности.

Отопление дома солнечными теплоаккумулирующими коллекторами

Альтернативное отопление при помощи солнечных теплоаккумулирующих панелей будет напрямую зависеть от интенсивности солнечных лучей, которая является разной в различное время года. В ночное время и в пасмурную погоду солнечного излучения не хватает для работы коллекторов.

Для чего используют

Солнечные панели зачастую используются для подогрева воды или для бытовых и хозяйственных нужд. Горячая вода принимает участие в теплообмене в моновалентных накопительных баках. Солнечные панели могут выступать в роли дополнительного источника выработки тепловой энергии для систем подогрева воды и отопления в биовалентных баках накопления.

Типы солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы разделяют на два типа:

Если оборудование применять в летнюю пору, то коэффициент производительности обоих видов будет одинаковым. Для зимы рекомендуется использовать вакуумные коллекторы. Они могут работать при температуре до -35 градусов.

Плоские коллекторы способны нагревать воздух до +60 градусов. Вакуумные коллекторы рассчитаны на нагрев до +90. В остальных параметрах приборы схожи.

Коллекторы с вакуумными трубами отлично применяются в виде альтернативного отопления загородного дома. Одновременно приборы могут нагревать воду.

https://youtube.com/watch?v=-oExo23Bhf4

Гидродинамическая водонагревательная установка – еще одна неплохая альтернатива газовому отоплению. Большой известности у нее еще нет, но простота, выгодность использования при отоплении дома делает ее заметной. Кроме воды, установки позволяют подогревать нефть, соленую, грязную воду.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора. Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Солнечные батареи

Альтернативное электричество от солнца в частном домостроении используется редко. Все дело в дороговизне солнечных элементов, которые устанавливаются в батареях. Отсюда и высокая стоимость всей установки. Хотя необходимо отметить, что это перспективное направление, от которого нельзя отказываться. Ведь ежегодно на один квадратный метр поверхности земли падает 1000 кВт энергии. Представляете, сколько человечество теряет. Если сравнить с другими видами топлива, то это 100 м³ газа или 100 литров солярки.

Конечно, таким способом получить электрический ток еще дорого. А вот нагреть так воду – это очень дешево. Вот почему солнечные коллекторы сегодня так востребованы у жителей загородных поселков.

7.Энергия биомассы. Что это и как используется.

Представляет собой один из самых критикуемых и одновременно многофункциональных альтернативных источников, поскольку используется далеко не только для выработки электроэнергии. Интересна и история развития этого вида «альтернативки».

Изначально сырьем для биомассы выступали преимущественно с/х культуры с большим содержанием жира, крахмала и сахара. Из них в результате переработки получали биодизель и этилированный спирт, которые становились вторичным источником энергии. Однако выращивание подобных культур наносило непоправимый ущерб почвам, и на сегодняшний день подобный путь получения биомассы практически не применяется.

Следующим поколением биологически чистого сырья стала древесина и жмых обычных культивируемых растений. К сожалению, удельная эффективность их использования в качестве альтернативного источника энергии была невелика. Кроме того, объем биомассы по-прежнему зависел от посевных площадей.

Сегодня все крупные мировые производители биомассы перешли на третье поколение – водяные водоросли. Этот вид растений характеризуется рядом важных преимуществ:

• выращивание производится в специальных искусственных бассейнах, строительство которых возможно где угодно;
• производство не требует выделения почв сельскохозяйственного назначения;
• финансовые затраты минимальны, а скорость воспроизводства максимальна в сравнении с любым другим видом растительности;
• удельная масса водорослей на единицу объема – а, значит, и конечный выход энергии – выше, чем у предыдущих поколений биомассы.

Значительно проигрывая по распространенности солнцу и ветру, биотопливо, тем не менее, занимает достойное место в перечне источников альтернативной энергии.

Ветрогенераторы

Альтернативные источники энергии хороши тем, что они в основном касаются возобновляемых ресурсов. Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, есть и ветер. Возможно, на короткое время воздух будет неподвижен, но ненадолго. Наши предки использовали энергию ветра на мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество. Все что для этого нужно:

• башня, установленная в ветреном месте;
• генератор с прикрепленными к нему лопатками;
• аккумулятор и система распределения электрического тока.

Любую башню можно построить из любого материала. Аккумуляторная батарея — это батарея, тут ни о чем не придумаешь, но куда подавать электричество — выбор за вами. Осталось только изготовить генератор. Его тоже можно приобрести готовым, но сделать из мотора бытовой техники — стиральной машины, отвертки и т.д. Вполне возможно. Вам понадобятся неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.

Схема обеспечения частного дома электроэнергией от альтернативных источников энергии (ветрогенератор и солнечные батареи)

На роторе мотора размечаем места для установки магнитов. Они должны быть равноудалены друг от друга. Шлифуем ротор выбранного двигателя, формируя «сиденья». Нижняя часть выемки должна быть немного наклонена, чтобы поверхность магнита была наклонной. Магниты приклеены к лепным точкам на жидких гвоздях и залиты эпоксидной смолой. Затем поверхность зачищается наждачной бумагой. Далее нужно подключить 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, правильности конструкции генератора, эффективности устранения разности потенциалов на щетках, надежности электрических соединений и т.д.

Тепловые насосы создают тепло из всего

Принцип их действия основан на циклах Карно. Говоря более простым языком, это большой холодильник, который при охлаждении окружающей среды, забирает у нее низкопотенциальную энергию и преобразовывает ее в тепло с высоким потенциалом. Окружающая среда может быть любой: земля, вода, воздух. В любое время года они содержат малую долю тепла. Устройство имеет достаточно сложное устройство и состоит из нескольких основных компонентов:

• Наружный контур, заполненный природным теплоносителем.
• Внутренний контур с водой.
• Испаритель.
• Компрессор.
• Конденсатор.

В системе, как и в холодильнике применяют фреон. Наружный контур может быть помещен в водяную скважину или в открытый водоем. Иногда даже просто в землю закапывают этот контур, но это требует больших затрат.

Рассмотрим процесс самостоятельного изготовления теплового насоса. Первым делом необходимо раздобыть компрессор. Можно снять его с кондиционера. Достаточно будет мощности на нагрев 9,7кВт.

Компрессор от кондиционера с мощностью 9,7 кВт прекрасно подойдет для создания теплового насоса.

Вторая важная деталь – это конденсатор. Его можно сделать из обычного бака объемом 120 литров. Главное, чтобы он был не подвержен коррозии. Бак режут на две части и вставляют внутрь змеевик из меди. На выходы змеевика крепят двухдюймовые соединения для монтажа контура. Бак сваривают с помощью сварочного аппарата. Площадь змеевика нужно вычислить заранее по формуле: ПЗ = МТ/0,8РТ, где: ПЗ — площадь у змеевика; МТ — Мощность тепловой энергии, которую выдает система, кВт; 0,8 — коэффициент теплопроводности при протекании воды вокруг меди; РТ — разница между температурами воды на входе и на выходе в градусах Цельсия. Змеевик можно изготовить самостоятельно, путем наматывания трубы на любой цилиндр. Внутри него будет циркулировать фреон, а в баке вода из системы отопления. Она будет нагреваться при конденсации фреона.

Змеевик для конденсатора теплового насоса.

Для изготовления испарителя потребуется пластиковая тара, имеющая объем не менее 130 литров. Горловина этого бака должна быть широкой. В него тоже помещают змеевик, который будет соединен с предыдущим в единый контур через компрессор. Выход и вход испарителя делают с помощью обычной канализационной трубы. Через него будет протекать вода из водоема или скважины, которая обладает энергией, достаточной для испарения фреона.

Так выглядит испаритель теплового насоса

Работает такая система следующим образом: испаритель помещается в водоем или скважину. Вода, огибая его, вызывает испарение хладагента, который поднимается по трубам из испарителя в конденсатор. Там он конденсируется, отдавая тепло окружающей змеевик воде. Эта вода циркулирует по трубам отопления с помощью центробежного насоса, обогревая помещение. Хладагент компрессором вновь отправляется в испаритель, и цикл повторяется вновь и вновь.

Схема работы теплового насоса «вода-вода».

Рассмотренный нами агрегат способен обогреть помещение в 60 м2 в любое время года. При этом энергия берется из окружающей среды.

Ветрогенератор в частном доме

Стоимость ветроустановки мощностью 1 квт/ч составляет не менее 600 долл. Для монтажа установки альтернативного электропитания, прежде всего, потребуется грамотно выбрать свободное место для мачты генератора. Вокруг вышки должно быть свободное пространство площадью не менее 20 м2.

Можно собрать самодельную конструкцию резервного источника энергии из следующих деталей:

• Автомобильный генератор;
• Воздушный винт 2,5м из фанеры и пластика;
• Стальная двухдюймовая труба;
• Тросовые расчалки.

Цена набора деталей едва превышает 150 долл., поэтому стоимость киловатта энергии, выдаваемой альтернативной системой питания, получится дешевле 3,5 руб. Резервный источник энергии окупится в три месяца.

Отходы в доходы: биогазовые установки

Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.

Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа

Коротко о технологии

Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.

Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

Принципиальная схема биогазовых установок

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

Немного о конструкциях

Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.

Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.

Схема бункерной биогазовой установки

Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью — порядка 15-20% пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.

Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.

Самостоятельное изготовление солнечных панелей

Солнечные установки – альтернатива традиционному электричеству, которая в готовом виде стоит дорого. При собственноручной сборке можно снизить себестоимость конструкции в 3-4 раза. Перед началом создания солнечной панели нужно понять принцип ее функционала.

Как работает система солнечного электроснабжения

Для представления принципа работы стоит начать с конструкции. Устройство солнечных энергоисточников включает:

• солнечную панель – комплекс узлов преобразования солнечного света в электронный поток;
• АКБ – в системе их несколько, количество зависит от мощности потребителей;
• контроллер заряда – обеспечивает нормальную зарядку АКБ без перезарядки;
• инвертор – трансформирует ток низкого напряжения с батарей в ток высокого напряжения (для дома хватит 3-5 кВт).

Солнечные батареи по отдельности производят токи с низким напряжением (около 18-21 В), чего хватает для зарядки аккумулятора на 12 вольт.

Создание солнечной батареи

Материалы для изготовления солнечной панели

Сборка батареи производится из модульных фотоэлементов. В одном бытовом модуле находится 30, 36 и 72 элемента. Они соединяются последовательно с источником питания, максимальное напряжение которого – 50 В.

Для корпусной части понадобятся деревянные брусья, ДВП, оргстекло и фанера. Дно бокса вырезается из фанеры и вставляется в рамку из брусков 25 мм в толщину. По периметру рамы проделываются отверстия. Для предотвращения перегрева элементов шаг сверления должен составлять 15-20 см.

Сборка солнечной панели

Из ДВП канцелярским ножом вырезается подложка из ДВП с вентиляционными отверстиями. Их изготавливают по квадратно-гнездовой схеме с отступом на 5 см. Затем:

1. Элементы укладываются верхней частью на подложку и распаиваются.
2. Соединения производятся последовательно, порядово.
3. Готовые ряды присоединяют на шины, проводящие ток.
4. Элементы переворачивают и крепят в посадочном месте силиконом.
5. Проверяют параметры напряжения на выходе. Его диапазон составляет от 18 до 20 В.
6. 2-3 дня производят обкатку батареи для тестирования заряжающей способности.
7. По окончании проверки стыки герметизируют.

Подготовка панели к монтажу

Покрасьте и просушите подложку 2 раза.

После проверки функционирования собирают солнечную панель:

1. Выводят контакты входа и выхода наружу.
2. Вырезают крышку из оргстекла и фиксируют ее саморезами на заранее проделанные отверстия.
3. При использовании диодной цепи из 36 диодов с напряжением 12 В с детали снимают краску ацетоном.
4. В пластиковой панели проделываются отверстия, вставляют и распаиваются диоды.

На последнем этапе выполняется монтаж и ориентирование солнечной панели для облегчения доступа обслуживания и эффективности получения энергии.

Правила монтажа солнечной панели

Подключение солнечной батареи

Промышленные модификации могут вращаться самостоятельно. Бытовые устройства необходимо выставлять по нескольким параметрам:

• Удаление от затененных участков – дерево или высокий дом рядом сделают работу прибора неэффективной.
• Ориентир на солнечную сторону. Жители северного полушария ориентируют конструкцию на юг, южного – на север.
• Угол наклона – привязывается к географической широте участка. Летом солнечную панель лучше наклонять на 30 градусов к линии горизонта, зимой – на 70 градусов.
• Наличие доступа для обслуживания – уборки пыли, грязи, налипшего снега.

Прогноз на будущее

Уже сейчас альтернативные источники энергии широко используются. Львиная доля потребления электричества приходится на домашние электроприборы и освещение. Заменив их питание с централизованного на альтернативное, можно существенно экономить

Особое внимание на альтернативные источники электроснабжения стоит обратить майнерам, так как майнинг на централизованном энергоснабжении способен забирать до 50% прибыли, в то время как добыча на бесплатном электропитании будет приносить чистый доход

Все больше домов переходит на питание от солнечных батарей или ветряных электростанций. Такие методы дают намного меньше мощности, но являются экологически чистыми источниками энергии, которые не наносят вреда окружающей среде. Конструируются также и промышленные альтернативные электростанции.

В дальнейшем эта сфера будет только дополняться новыми методами и улучшенными аналогами.

Классификация видов энергии

Люди используют ресурсы разных видов: электричество в своих домах, добываемое  путем сжигания угля, ядерной реакции или ГЭС на реке. Таким образом, уголь, ядерная и гидро называются источником. Когда люди заполняют топливный бак бензином источником может быть нефть или даже выращивание и переработка зерна.

Источники энергии делятся на две группы:

• Возобновляемые
• Невозобновляемые

Возобновляемые и невозобновляемые источники можно использовать в качестве первичных для получения пользы, такого как тепло или использовать для производства вторичных энергетических источников, таких, как электричество.

Когда люди используют электричество в своих домах, электроэнергия вероятно создается сжиганием угля или природного газа, ядерной реакции или ГЭС на реке, или из нескольких источников. Люди используют для топлива своих автомобилей сырую нефть (невозобновляемая), но могут и биотопливо (возобновляемая) как этанол, который производится из переработанной кукурузы

Возобновляемые

Есть пять основных возобновляемых источников энергии:

• Солнечная
• Геотермальное тепло внутри Земли
• Энергия ветра
• Биомасса из растений
• Гидроэнергетика из проточной воды

Биомасса, которая включает древесину, биотопливо и отходы биомассы, является крупнейшим источником возобновляемой энергии, на которую приходится около половины всех возобновляемых и около 5% от общего объема потребления.

Невозобновляемые

Большая часть ресурсов, потребляемых в настоящее время  из невозобновляемых источников:

• Нефтепродукты
• Углеводородный сжиженный газ
• Природный газ
• Уголь
• Ядерная энергия

Сырая нефть, природный газ и уголь представляют ископаемые виды топлива, поскольку они были сформированы в течение миллионов лет под действием Солнца, тепла от ядра земли и давления почвы на остатки (или окаменелости) из отмерших растений и существ как микроскопическая диатомия. Большинство нефтяных продуктов, потребляемых в мире изготовлены из сырой нефти, но нефтяные жидкости также могут быть сделаны из природного газа и угля.

Ядерная  энергетика работает  больше на уране, источнике невозобновляемого топлива, чьи атомы делятся (с помощью процесса, называемого ядерным делением) для создания тепла и, в конечном счете, электричества.

Основным видом энергии, потребляемой во многих странах являются нефтепродукты, природный газ, уголь, ядерное и возобновляемое топливо.

Основными пользователями этих запасов являются жилые и коммерческие здания, промышленность, транспорт и электроэнергетика. Характер использования топлива широко варьируется в зависимости от системы применения. Например, нефть обеспечивает 92% топлива, используемого для транспортировки, но  обеспечивает лишь около 1% ресурсов, используемых для выработки электроэнергии. Понимание взаимосвязей между различными видами энергии  и её использование дает представление о многих важных вопросах энергетики.

Первичная энергия

Первичная энергия как вид включает в себя нефть, природный газ, уголь, ядерная энергия и возобновляемые источники энергии.

Электричество является вторичным источником, который создается с помощью этих первичных форм. Например, уголь является первичным источником, который сжигается на электростанциях для выработки электроэнергии, которая является вторичным источником.

Первичные виды энергии обычно измеряются в различных единицах, например, баррелях нефти, кубометрах газа, тоннах угля. Также используется общая единица измерения британская тепловая единица, или БТЕ, для измерения содержания для каждого типа.

1 Гкал/час = 1,163 МВт

1 Вт = 859.8 кал/час

1 Вт = 3.412 BTU/час

BTU — британская тепловая единица (БТЕ) Россия потребляет квадриллионы БТЕ.

В терминах физических величин, один квадриллион составляет примерно 172 миллиона баррелей нефти, 51 млн. тонн угля или 1 трлн. куб. м газа.

На нефть приходится наибольшая доля в потреблении первичной энергии, затем природный газ, уголь, атомные электростанции и  возобновляемые источники энергии (включая гидроэнергию, ветра, биомассы, геотермальные, солнечные).