แหล่งพลังงาน: แหล่งทางเลือกและเทคโนโลยีประหยัดพลังงาน ปัญหาและแนวทางแก้ไข

พลังงานทางเลือก- ชุดวิธีการผลิตพลังงานที่มีแนวโน้มซึ่งไม่แพร่หลายเท่าวิธีดั้งเดิม แต่เป็นที่สนใจเนื่องจากความสามารถในการทำกำไรจากการใช้งานโดยมีความเสี่ยงต่ำที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

แหล่งพลังงานทางเลือก- วิธีการ อุปกรณ์ หรือโครงสร้างที่ทำให้สามารถรับพลังงานไฟฟ้า (หรือพลังงานประเภทอื่นที่จำเป็น) และทดแทนได้ แหล่งที่มาดั้งเดิมพลังงานที่ใช้น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติที่สกัดได้ และถ่านหิน

ประเภทของพลังงานทดแทน:พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานชีวมวล พลังงานคลื่น พลังงานอุณหภูมิไล่ระดับ เอฟเฟกต์การจำรูปร่าง พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานแสงอาทิตย์- การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยใช้วิธีโฟโตอิเล็กทริกและเทอร์โมไดนามิกส์ สำหรับวิธีโฟโตอิเล็กทริก โฟโตอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์ (PVC) ใช้เพื่อแปลงพลังงานของควอนตาแสง (โฟตอน) ให้เป็นไฟฟ้าโดยตรง

การติดตั้งทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งแปลงพลังงานของดวงอาทิตย์เป็นความร้อนก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นพลังงานกลและพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วย "หม้อต้มพลังงานแสงอาทิตย์" กังหัน และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม รังสีแสงอาทิตย์ตกลงบนพื้นโลกมีคุณสมบัติหลายประการ: ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานต่ำ, วัฏจักรรายวันและตามฤดูกาล, ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงสภาวะทางความร้อนอาจทำให้เกิดข้อจำกัดร้ายแรงต่อการทำงานของระบบได้ ระบบดังกล่าวจะต้องมีอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเพื่อขจัดความผันผวนแบบสุ่มในสภาพการทำงานหรือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในการผลิตพลังงานเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องประเมินปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยาอย่างถูกต้อง

พลังงานความร้อนใต้พิภพ- วิธีการผลิตไฟฟ้าโดยการแปลงความร้อนภายในของโลก (พลังงานจากแหล่งไอน้ำร้อน) เป็นพลังงานไฟฟ้า

วิธีการสร้างกระแสไฟฟ้านี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าอุณหภูมิของหินจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และที่ระดับ 2-3 กม. จากพื้นผิวโลกจะมีอุณหภูมิสูงเกิน 100°C มีหลายรูปแบบสำหรับการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพ

โครงการโดยตรง: ไอน้ำธรรมชาติถูกส่งผ่านท่อไปยังกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รูปแบบทางอ้อม: ไอน้ำเป็นอันดับแรก (ก่อนที่จะเข้าสู่กังหัน) บริสุทธิ์จากก๊าซที่ทำให้ท่อถูกทำลาย โครงการผสม: ไอน้ำที่ไม่ผ่านการบำบัดจะเข้าสู่กังหัน จากนั้นก๊าซที่ไม่ละลายจะถูกกำจัดออกจากน้ำที่เกิดจากการควบแน่น

ต้นทุนของ "เชื้อเพลิง" สำหรับโรงไฟฟ้าดังกล่าวถูกกำหนดโดยต้นทุนของหลุมผลิตและระบบรวบรวมไอน้ำและค่อนข้างต่ำ ต้นทุนของโรงไฟฟ้านั้นต่ำเนื่องจากไม่มีเตาไฟ หม้อต้มน้ำ หรือปล่องไฟ

ข้อเสียของการติดตั้งระบบไฟฟ้าความร้อนใต้พิภพ ได้แก่ ความเป็นไปได้ที่จะเกิดการทรุดตัวของดินในท้องถิ่นและการตื่นตัวของแผ่นดินไหว และก๊าซที่ออกมาจากพื้นดินอาจมีสารพิษอยู่ นอกจากนี้ การสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพจำเป็นต้องมีสภาพทางธรณีวิทยาบางประการ

พลังงานลมเป็นสาขาหนึ่งของพลังงานที่เชี่ยวชาญด้านการใช้พลังงานลม (พลังงานจลน์ของมวลอากาศในชั้นบรรยากาศ)

โรงไฟฟ้าพลังงานลมคือสิ่งติดตั้งที่แปลงพลังงานจลน์ของลมเป็นพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยกังหันลม เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์อัตโนมัติสำหรับควบคุมการทำงานของกังหันลมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และโครงสร้างสำหรับการติดตั้งและบำรุงรักษา

เพื่อให้ได้พลังงานลม มีการใช้การออกแบบที่แตกต่างกัน: “ดอกเดซี่” หลายกลีบ; ใบพัดเช่นใบพัดเครื่องบิน โรเตอร์แนวตั้ง ฯลฯ

โรงไฟฟ้าพลังงานลมมีราคาถูกมากในการผลิต แต่กำลังไฟต่ำและการดำเนินการขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ นอกจากนี้ยังมีเสียงดังมากจนต้องปิดโรงไฟฟ้าพลังงานลมขนาดใหญ่ในเวลากลางคืนด้วยซ้ำ นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังงานลมยังรบกวนการจราจรทางอากาศและแม้แต่คลื่นวิทยุอีกด้วย การใช้โรงไฟฟ้าพลังงานลมทำให้ความแรงของการไหลของอากาศในท้องถิ่นลดลง ซึ่งรบกวนการระบายอากาศของพื้นที่อุตสาหกรรมและยังส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศอีกด้วย สุดท้ายนี้ การใช้โรงไฟฟ้าพลังงานลมต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งใหญ่กว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทอื่นๆ มาก

พลังงานคลื่น- วิธีการได้รับ พลังงานไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานศักย์ของคลื่นเป็นพลังงานจลน์ของการเต้นเป็นจังหวะและสร้างแรงเป็นจังหวะเดียวที่หมุนเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อเทียบกับพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานคลื่นมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ามาก ดังนั้น ตามกฎแล้วพลังเฉลี่ยของคลื่นในทะเลและมหาสมุทรจะเกิน 15 kW/m ด้วยความสูงของคลื่น 2 เมตร ให้กำลังถึง 80 กิโลวัตต์/เมตร นั่นคือเมื่อพัฒนาพื้นผิวมหาสมุทรจะไม่มีการขาดแคลนพลังงาน พลังงานคลื่นเพียงบางส่วนเท่านั้นที่สามารถแปลงเป็นพลังงานกลและไฟฟ้าได้ แต่สำหรับน้ำค่าสัมประสิทธิ์การแปลงจะสูงกว่าอากาศ - มากถึง 85 เปอร์เซ็นต์

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงก็เหมือนกับพลังงานทดแทนประเภทอื่นๆ คือแหล่งพลังงานหมุนเวียน

โรงไฟฟ้าประเภทนี้ใช้พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเพื่อผลิตไฟฟ้า ในการจัดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงอย่างง่าย (TPP) คุณต้องมีสระน้ำ - อ่าวที่มีเขื่อนกั้นน้ำหรือปากแม่น้ำ เขื่อนมีท่อระบายน้ำและติดตั้งกังหันไฮดรอลิกที่หมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อน้ำขึ้นน้ำจะไหลลงสู่สระน้ำ เมื่อระดับน้ำในสระและทะเลเท่ากัน ประตูท่อระบายน้ำจะปิด เมื่อเริ่มมีน้ำลง ระดับน้ำในทะเลจะลดลง และเมื่อแรงดันเพียงพอ กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับน้ำจะเริ่มทำงาน และน้ำจะค่อยๆ ออกจากสระ

ถือว่ามีความเป็นไปได้ในการก่อสร้าง โรงไฟฟ้าพลังน้ำในพื้นที่ที่มีระดับน้ำทะเลผันผวนอย่างน้อย 4 เมตร ความสามารถในการออกแบบของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงขึ้นอยู่กับลักษณะของกระแสน้ำในพื้นที่ที่สร้างสถานี ทั้งปริมาณ และพื้นที่ของแอ่งน้ำขึ้นน้ำลง และจำนวนกังหันที่ติดตั้งในตัวเขื่อน

ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงคือสร้างขึ้นเฉพาะบนชายฝั่งทะเลและมหาสมุทรเท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น โรงไฟฟ้าเหล่านี้ไม่ได้พัฒนาพลังงานมากนัก และกระแสน้ำเกิดขึ้นเพียงวันละสองครั้งเท่านั้น และถึงแม้จะไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมก็ตาม พวกมันขัดขวางการแลกเปลี่ยนเกลือและน้ำจืดตามปกติ และส่งผลให้สภาพความเป็นอยู่ของพืชและสัตว์ในทะเลลดลง พวกเขายังมีอิทธิพลต่อสภาพภูมิอากาศเนื่องจากพวกเขาเปลี่ยนศักยภาพพลังงานของน้ำทะเลความเร็วและพื้นที่การเคลื่อนไหว

พลังงานไล่ระดับอุณหภูมิ- วิธีการผลิตพลังงานนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิ มันไม่แพร่หลายมากนัก ด้วยความช่วยเหลือคุณสามารถผลิตได้เพียงพอ จำนวนมากพลังงานที่มีต้นทุนการผลิตไฟฟ้าปานกลาง

โรงไฟฟ้าอุณหภูมิไล่ระดับส่วนใหญ่จะตั้งอยู่บนชายฝั่งทะเลและใช้น้ำทะเลในการดำเนินงาน มหาสมุทรของโลกดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์เกือบ 70% ที่ตกลงบนโลก ความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำเย็นที่ระดับความลึกหลายร้อยเมตรและ น้ำอุ่นบนพื้นผิวมหาสมุทรเป็นแหล่งพลังงานขนาดใหญ่ประมาณ 20-40,000 TW ซึ่งสามารถใช้งานได้จริงเพียง 4 TW

ในเวลาเดียวกัน สถานีระบายความร้อนทางทะเลสร้างขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิ น้ำทะเลมีส่วนช่วยในการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก การทำความร้อนและลดแรงดันของน้ำลึกและการระบายความร้อนของน้ำผิวดิน และกระบวนการเหล่านี้ไม่สามารถส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ พืช และสัตว์ในภูมิภาคได้

พลังงานชีวมวล- เมื่อชีวมวล (ปุ๋ยคอก สิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว พืช) เน่าเปื่อย ก๊าซชีวภาพที่มีปริมาณมีเธนสูงจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งใช้สำหรับให้ความร้อน ผลิตกระแสไฟฟ้า ฯลฯ

มีสถานประกอบการ (โรงสุกรและโรงโค ฯลฯ ) ที่ให้ไฟฟ้าและความร้อนแก่ตนเองเนื่องจากมี "ถัง" ขนาดใหญ่หลายแห่งซึ่งมีมูลสัตว์จำนวนมากถูกทิ้ง ในถังที่ปิดสนิทเหล่านี้ มูลสัตว์จะเน่าเปื่อย และก๊าซที่ปล่อยออกมาจะถูกนำไปใช้ตามความต้องการของฟาร์ม

ข้อดีอีกประการหนึ่งของพลังงานประเภทนี้คือ ผลจากการใช้ปุ๋ยคอกเปียกเพื่อสร้างพลังงาน จึงมีกากแห้งเหลือจากปุ๋ยคอกซึ่งเป็นปุ๋ยที่ดีเยี่ยมสำหรับทุ่งนา

สาหร่ายที่เติบโตอย่างรวดเร็วและขยะอินทรีย์บางชนิด (ก้านข้าวโพด กก ฯลฯ) สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้

เอฟเฟกต์การจำรูปทรงเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต Kurdyumov และ Hondros ในปี 1949

เอฟเฟกต์การจำรูปร่างนั้นสังเกตได้จากโลหะผสมพิเศษและประกอบด้วยชิ้นส่วนที่ทำจากพวกมันจะคืนรูปร่างหลังจากการเสียรูป แบบฟอร์มเริ่มต้นเมื่อสัมผัสกับความร้อน เมื่อคืนรูปร่างเดิมให้สามารถทำงานได้เกินกว่าที่ใช้ในการเปลี่ยนรูปในสภาวะเย็น ดังนั้นเมื่อโลหะผสมกลับคืนสู่รูปร่างเดิม พวกมันจะทำให้เกิดความร้อน (พลังงาน) ในปริมาณมาก

ข้อเสียเปรียบหลักของเอฟเฟกต์การฟื้นฟูรูปร่างคือประสิทธิภาพต่ำ - เพียง 5-6 เปอร์เซ็นต์

เนื้อหานี้จัดทำขึ้นตามข้อมูลจากโอเพ่นซอร์ส

หากไม่มีไฟฟ้า ชีวิตในบ้านใดๆ ก็แทบจะคิดไม่ถึงเลย ไฟฟ้าช่วยในการทำอาหาร การทำความร้อนในห้อง การสูบน้ำเข้าไป และแสงสว่างที่เรียบง่าย แต่จะทำอย่างไรถ้าที่ที่คุณอาศัยอยู่ยังไม่มีการสื่อสารพวกเขาจะมาช่วยเหลือ แหล่งทางเลือกไฟฟ้า.

ในการทบทวนของเราเราได้รวบรวมแหล่งไฟฟ้าทางเลือกทั่วไปหลายแห่งในชีวิตประจำวันซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในรัสเซียและใน ประเทศในยุโรปและในทวีปอเมริกา แน่นอนว่ามีราคาแพงกว่าและใช้งานยากกว่าโครงข่ายไฟฟ้าส่วนกลางในหลาย ๆ ด้าน อย่างไรก็ตาม การลงทุนทางการเงินจะได้รับการพิสูจน์อย่างเต็มที่จากบริการที่มีคุณภาพและเชื่อถือได้ ตลอดจนการสร้างสภาพแวดล้อมด้านสิ่งแวดล้อมที่เอื้ออำนวย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แหล่งพลังงานทดแทนที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในรัสเซียซึ่งเป็นที่ต้องการมากที่สุดในบ้านในชนบทส่วนตัว เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ได้แก่ ดีเซล น้ำมันเบนซิน และแก๊ส ขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลมีข้อดีหลายประการ รวมถึงประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ต่ำ หากคุณใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเป็นประจำจะทำกำไรได้มากกว่ารุ่นที่ใช้แก๊สหรือน้ำมันเบนซินมาก ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงของอุปกรณ์ดีเซลไม่สูง ราคาน้ำมันดีเซลก็อยู่ในระดับต่ำเช่นกัน และไม่จำเป็นต้องซ่อมแพง

ข้อเสียของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลคือก๊าซจำนวนมากที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงาน เสียงรบกวน และต้นทุนที่สูงของอุปกรณ์เอง ราคาของอุปกรณ์ "เฉลี่ย" ที่มีกำลังขับประมาณ 5 กิโลวัตต์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 23,000 รูเบิล อย่างไรก็ตาม ในช่วงฤดูร้อนหนึ่งของการทำงาน ค่าตอบแทนของตัวมันเองจะหมดไป

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเป็นพลังงานสำรองหรือแหล่งพลังงานตามฤดูกาล เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินมีขนาดเล็ก ส่งเสียงดังเล็กน้อยระหว่างการทำงาน และมีต้นทุนต่ำกว่า - ราคาเฉลี่ยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซิน 5 kW อยู่ระหว่าง 14 ถึง 17,000 รูเบิล ข้อเสียของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินคือการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูงและ ระดับสูงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะทำให้คุณต้องวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้ในห้องแยกต่างหาก

เครื่องกำเนิดแก๊ส- อาจเป็นรุ่นที่ "ทำกำไร" ที่สุดสำหรับใช้ในชีวิตประจำวันซึ่งพิสูจน์ตัวเองแล้วว่ายอดเยี่ยมจากทุกด้าน: สามารถใช้ได้ทั้งก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงเหลวในกระบอกสูบ ระดับเสียงรบกวนของอุปกรณ์นี้ต่ำมาก และมีความทนทานสูงสุด ในเวลาเดียวกันราคาอยู่ในช่วงปานกลาง: สำหรับอุปกรณ์ "บ้าน" ที่มีกำลังประมาณ 5 กิโลวัตต์คุณจะต้องจ่ายประมาณ 18,000 รูเบิล

ชีวิตภายใต้ดวงอาทิตย์

ทุกปีแหล่งพลังงานไฟฟ้าทางเลือกอื่นกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ นั่นคือพลังงานแสงอาทิตย์ สามารถใช้ไม่เพียง แต่เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังให้ความร้อนอัตโนมัติอีกด้วย แผงโซลาร์เซลล์ขนาดต่างๆ ซึ่งมีแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ ติดตั้งบนหลังคา และบางครั้งก็ติดตั้งบนผนัง เมื่อไม่นานมานี้เราเขียนเกี่ยวกับ เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม– กระเบื้องที่มีโฟโต้เซลล์ในตัว () ประโยชน์ที่ได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์มีดังนี้:

• การใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน
• การทำงานเงียบสนิท
• ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีการปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
• ติดตั้งง่าย สามารถติดตั้งเองได้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณมักจะพบแผงโซลาร์เซลล์ทางตอนใต้ของยุโรปและรัสเซียซึ่งมีตัวเลขอยู่ วันที่มีแดดทั้งฤดูหนาวและฤดูร้อนมีเมฆมากเกินจำนวน แต่มีความแตกต่างบางประการที่ต้องจำไว้ด้วย:

แม้ในสภาพอากาศที่มีแสงแดดจ้าที่สุด กำลังรวมของโฟโตเซลล์ที่ติดตั้งทั้งหมดก็ไม่น่าจะเกิน 5-7 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ดังนั้นหากเราคำนึงถึงการประมาณการคร่าวๆ เป็นอย่างน้อยว่าการทำความร้อนบ้านต้องใช้พลังงานในอัตรา 1 กิโลวัตต์ต่อ 10 ตารางเมตร เราจะได้ว่ามีเพียงบ้านในชนบทเล็ก ๆ เท่านั้นที่สามารถอาศัยแหล่งจ่ายไฟ "พลังงานแสงอาทิตย์" โดยสมบูรณ์ บ้านสองหรือสามชั้นยังคงต้องการแหล่งพลังงานเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการใช้น้ำและแสงสว่างสูงเช่นกัน

แต่ถึงแม้ว่าบ้านจะเล็ก แต่ก็ต้องจัดสรรที่ดินอย่างน้อย 10 ตารางเมตรเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ดังนั้นสำหรับพื้นที่มาตรฐานหกร้อยตารางเมตรที่มีสวนผักและสวนก็ดูไม่น่าเป็นไปได้

และแน่นอนว่ามีปัญหา "ตามธรรมชาติ" ค่อนข้างมาก - นี่คือการพึ่งพาความผันผวนของรังสีดวงอาทิตย์ในแต่ละวันและตามฤดูกาล: ไม่มีใครรับประกันได้ว่าจะมีสภาพอากาศแจ่มใสแม้ในฤดูร้อน และอีกประเด็นหนึ่ง: แม้ว่าตาแมวจะไม่ปล่อยออกมาก็ตาม สารพิษอย่างไรก็ตามในระหว่างการใช้งาน การกำจัดมันไม่ง่ายนัก คุณต้องนำมันไปยังจุดรวบรวมพิเศษ - เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว

ค่าใช้จ่ายของสถานีที่สร้างเสร็จแล้วเริ่มต้นที่ 100,000 รูเบิล ซึ่งไม่เหมาะกับทุกคนเช่นกัน อย่างไรก็ตาม, พลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้งานได้ในวิธีที่ "ถูกกว่า": ติดตั้งตัวสะสมบนไซต์เพื่อให้น้ำร้อน - มันจะกักความร้อนไว้ ตอนกลางวันแม้ในวันที่มีเมฆมากและฝนตก โดยหลักการแล้วความต้องการรายวันสำหรับ น้ำร้อนท่อร่วมความร้อนเป็นที่น่าพอใจอย่างสมบูรณ์และราคาเริ่มต้นที่ 30,000 รูเบิล แต่อุปกรณ์ประเภทนี้ไม่ได้ผลิตไฟฟ้าและสามารถทำงานได้เฉพาะในภาคใต้ซึ่งมีกิจกรรมแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง

พร้อมสายลม!

การตั้งค่าการแปลง พลังงานลมในด้านไฟฟ้าไม่ใช่อนาคตทางเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยมอีกต่อไป เพียงแค่มองไปที่ทุ่งนาในเยอรมนีและฮอลแลนด์เพื่อให้มั่นใจว่ากังหันลมมีการกระจายตัวในวงกว้าง

ฟิสิกส์ของโรงเรียนเล็กๆ น้อยๆ: พลังงานจลน์ของลมถูกแปลงเป็น พลังงานกลการหมุนของกังหันและอินเวอร์เตอร์จะทำให้เกิดกระแสสลับ จำเป็นต้องจำสิ่งนี้: ความเร็วลมขั้นต่ำที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าจากมู่เล่คือ 2 ม./วินาที และจะเหมาะสมที่สุดหากความเร็วลมอยู่ในช่วง 5–8 ม./วินาที นี่คือสาเหตุที่เครื่องกำเนิดลมได้รับความนิยมเป็นพิเศษในภูมิภาคตะวันตกเฉียงเหนือของยุโรป ซึ่งความเร็วลมเฉลี่ยต่อปีสูงมาก ตามประเภทของการก่อสร้างเครื่องกำเนิดลมแบ่งออกเป็นแนวนอนและแนวตั้ง: ขึ้นอยู่กับการติดตั้งโรเตอร์

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแนวนอนเป็นสิ่งที่ดี อัตราสูงประสิทธิภาพจะใช้วัสดุจำนวนเล็กน้อยระหว่างการติดตั้ง แต่คุณจะต้องเผชิญกับปัญหาบางประการ: ต้องใช้เสาสูงในการติดตั้งและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองก็มีส่วนทางกลที่ซับซ้อนและการซ่อมแซมอาจทำได้ยากมาก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแนวตั้งสามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วลมที่กว้างขึ้น แต่ในขณะเดียวกันการติดตั้งก็ซับซ้อนกว่ามากและจำเป็นต้องทำการยึดเพิ่มเติมเพื่อติดตั้งมอเตอร์

เพื่อให้ความแตกต่างระหว่างฤดูลมแรงและฤดูสงบราบรื่น และเพื่อให้บ้านมีกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง สถานีลมมักจะติดตั้งแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บ อีกทางเลือกหนึ่งในการติดตั้งแบตเตอรี่ให้กับฟาร์มกังหันลมก็คือถังเก็บน้ำซึ่งใช้สำหรับทำความร้อนและจ่ายน้ำร้อน ในกรณีนี้คุณจะสามารถประหยัดได้เล็กน้อยในการซื้อ - อย่างไรก็ตามราคาของเครื่องกำเนิดลมจะยังคงสูงอยู่: ประมาณ 300,000 รูเบิล โดยไม่มีแบตเตอรี่ - ประมาณ 250,000

ความแตกต่างอีกอย่างหนึ่งที่ควรคำนึงถึงเมื่อตั้งค่าฟาร์มกังหันลมคือความจำเป็นในการสร้างรากฐานสำหรับอุปกรณ์ รากฐานจะต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งด้วยความระมัดระวังเป็นพิเศษหากในพื้นที่ของคุณมีความเร็วลมเกิน 10 -15 เมตรต่อวินาทีเป็นระยะ และใน ช่วงฤดูหนาวจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าใบพัดกังหันลมไม่เป็นน้ำแข็ง ซึ่งจะลดประสิทธิภาพลงอย่างมาก นอกจากนี้การสั่นสะเทือนและเสียงจากการทำงานของกังหันลมเป็นสาเหตุที่แนะนำให้วางสถานีห่างจากอาคารที่พักอาศัยอย่างน้อย 15 เมตร

ประโยชน์สด

ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพกำลังถูกพูดถึงว่าเป็น "เทคโนโลยีทางนิเวศน์แห่งอนาคต" ในทุกแห่ง มีการถกเถียงและบทวิจารณ์ที่ขัดแย้งกันมากมาย: มันน่าดึงดูดในฐานะเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์เนื่องจากมีราคาที่น่าดึงดูด แต่ในขณะเดียวกันผู้ขับขี่หลายคนก็สงสัยว่า ผลกระทบเชิงลบวัสดุชีวภาพสำหรับมอเตอร์และกำลัง ทิ้งปัญหาด้านยานยนต์ไปซะ เพราะท้ายที่สุดแล้ว เชื้อเพลิงชีวภาพไม่เพียงแต่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าด้วย โดยสามารถทดแทนก๊าซ น้ำมันเบนซิน และดีเซลได้เมื่อเติมเชื้อเพลิงในอุปกรณ์

เชื้อเพลิงชีวภาพผลิตโดยการแปรรูปเศษซากพืช - ลำต้นและเมล็ดพืช ในการผลิตดีเซลชีวภาพนั้น มีการใช้ไขมันจากเมล็ดพืชน้ำมัน และน้ำมันเบนซินผลิตโดยการหมักข้าวโพด อ้อย หัวบีท และพืชอื่นๆ สาหร่ายได้รับการยอมรับว่าเป็นแหล่งพลังงานชีวภาพที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากพวกมันไม่โอ้อวดในการเพาะปลูกและถูกเปลี่ยนเป็นชีวมวลได้อย่างง่ายดายโดยมีคุณสมบัติเป็นน้ำมันคล้ายกับน้ำมัน

เทคโนโลยีนี้ยังผลิตก๊าซชีวภาพซึ่งจะถูกรวบรวมระหว่างการหมักขยะอินทรีย์ อุตสาหกรรมอาหารและการเลี้ยงปศุสัตว์: 95% ประกอบด้วยมีเทน เทคโนโลยีด้านสิ่งแวดล้อมให้คุณรวบรวมก๊าซธรรมชาติใน...หลุมฝังกลบ! ขยะไร้ประโยชน์ 1 ตันจะผลิตก๊าซที่มีประโยชน์ได้มากถึง 500 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นเอธานอลเซลลูโลส

ถ้าเราพูดถึง ของใช้ในครัวเรือนเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นเพื่อจุดประสงค์นี้ คุณจะต้องซื้อโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพแต่ละแห่งที่จะผลิตก๊าซธรรมชาติจากของเสีย เป็นที่ชัดเจนว่าตัวเลือกนี้สามารถใช้ได้เฉพาะในเท่านั้น บ้านในชนบทซึ่งมีกองขยะชีวภาพของตัวเองบนถนน

การติดตั้งมาตรฐานจะให้ก๊าซตั้งแต่ 3 ถึง 12 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ก๊าซที่เกิดขึ้นนั้นสามารถนำไปใช้ทำความร้อนในบ้านและเติมเชื้อเพลิงให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมถึงเครื่องกำเนิดพลังงานก๊าซที่เราเขียนไว้ข้างต้น น่าเสียดายที่โรงผลิตก๊าซชีวภาพยังไม่มีให้บริการทุกที่ คุณจะต้องจ่ายอย่างน้อย 250,000 รูเบิลต่อโรง

เชื่องกระแส

หากคุณมีน้ำประปาเป็นของตัวเอง (ส่วนของลำธารหรือแม่น้ำ) การตัดสินใจที่ดีจะเป็นการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำส่วนบุคคล ในแง่ของการติดตั้งเครื่องกำเนิดพลังงานประเภทนี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่ซับซ้อนที่สุด แต่ประสิทธิภาพของมันนั้นสูงกว่าแหล่งที่อธิบายไว้ข้างต้นทั้งหมดอย่างมาก - ลมแสงอาทิตย์และชีวภาพ โรงไฟฟ้าพลังน้ำอาจมีเขื่อนหรือไม่ก็ไม่มีเขื่อน ตัวเลือกที่สองนั้นพบได้ทั่วไปและเข้าถึงได้ง่ายกว่า - คุณมักจะพบชื่อที่มีความหมายเหมือนกันว่า "สถานีไหล" ตามการออกแบบ สถานีแบ่งออกเป็นหลายประเภท:

ตัวเลือกที่เหมาะสมและธรรมดาที่สุดซึ่งเหมาะสำหรับทำด้วยตัวเองคือสถานีที่มีใบพัดหรือล้อ คุณสามารถค้นหาคำแนะนำและเคล็ดลับที่เป็นประโยชน์มากมายบนอินเทอร์เน็ต

วิธีแก้ปัญหาที่ยากและไม่สะดวกที่สุดคือการติดตั้งพวงมาลัย: มีประสิทธิภาพการผลิตต่ำค่อนข้างเป็นอันตรายต่อผู้คนรอบข้างและการติดตั้งสถานีจะต้องใช้วัสดุจำนวนมากและใช้เวลานาน ในเรื่องนี้โรเตอร์ Daria จะสะดวกกว่าเนื่องจากแกนตั้งอยู่ในแนวตั้งและสามารถติดตั้งเหนือน้ำได้ ในเวลาเดียวกันการติดตั้งสถานีดังกล่าวจะเป็นเรื่องยากและเมื่อสตาร์ทจะต้องคลายโรเตอร์ด้วยตนเอง

หากคุณซื้อโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กสำเร็จรูปก็จะเป็นเช่นนั้น ต้นทุนเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 200,000 รูเบิล การประกอบส่วนประกอบด้วยตนเองจะช่วยประหยัดต้นทุนได้มากถึง 30% แต่จะต้องใช้เวลาและความพยายามอย่างมาก สิ่งใดต่อไปนี้ดีกว่าขึ้นอยู่กับคุณในการตัดสินใจ

เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตและการเสื่อมโทรมของสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมในหลายภูมิภาคของโลก มนุษยชาติจึงต้องเผชิญกับปัญหาในการหาแหล่งพลังงานใหม่ ในด้านหนึ่ง ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ควรจะเพียงพอต่อการพัฒนาการผลิต วิทยาศาสตร์ และภาครัฐ ในทางกลับกัน การผลิตพลังงานไม่ควรส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

การกำหนดคำถามนี้นำไปสู่การค้นหาสิ่งที่เรียกว่าแหล่งพลังงานทดแทน - แหล่งที่ตรงตามข้อกำหนดข้างต้น ด้วยความพยายามของวิทยาศาสตร์โลก จึงมีการค้นพบแหล่งข้อมูลดังกล่าวมากมาย ในขณะนี้ส่วนใหญ่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายไม่มากก็น้อย เรานำเสนอภาพรวมโดยย่อเกี่ยวกับพวกเขา:

พลังงานแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีการใช้งานอย่างแข็งขันในกว่า 80 ประเทศ โดยเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีหลายวิธีและด้วยเหตุนี้ ประเภทต่างๆโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ สถานีที่พบบ่อยที่สุดคือสถานีที่ใช้โฟโตอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์ (โฟโตเซลล์) รวมกันเป็นแผงโซลาร์เซลล์ การติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา

พลังงานลม

โรงไฟฟ้าพลังงานลม (โรงไฟฟ้าพลังงานลม) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกา จีน อินเดีย รวมถึงในประเทศยุโรปตะวันตกบางประเทศ (เช่น ในเดนมาร์ก ซึ่ง 25% ของไฟฟ้าทั้งหมดผลิตด้วยวิธีนี้) พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่มีแนวโน้มดี ปัจจุบันหลายประเทศกำลังขยายการใช้โรงไฟฟ้าประเภทนี้อย่างมีนัยสำคัญ

เชื้อเพลิงชีวภาพ

ข้อได้เปรียบหลักของแหล่งพลังงานนี้เหนือเชื้อเพลิงประเภทอื่นคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการหมุนเวียนได้ เชื้อเพลิงชีวภาพบางประเภทไม่ถือเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก ไม้ฟืนแบบดั้งเดิมก็เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเช่นกัน แต่ไม่ใช่แหล่งพลังงานทางเลือก เชื้อเพลิงชีวภาพทางเลือกอาจเป็นของแข็ง (พีท การแปรรูปไม้ และของเสียทางการเกษตร) ของเหลว (ไบโอดีเซลและน้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพ รวมถึงเมทานอล เอทานอล บิวทานอล) และก๊าซ (ไฮโดรเจน มีเทน ก๊าซชีวภาพ)

พลังงานแห่งกระแสน้ำและคลื่น

ต่างจากไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมซึ่งใช้พลังงานจากการไหลของน้ำ แต่ไฟฟ้าพลังน้ำทางเลือกยังไม่แพร่หลายมากนัก ข้อเสียเปรียบหลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ได้แก่ ต้นทุนการก่อสร้างที่สูงและการเปลี่ยนแปลงพลังงานรายวันซึ่งแนะนำให้ใช้โรงไฟฟ้าประเภทนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าที่ใช้แหล่งพลังงานอื่นเท่านั้น ข้อได้เปรียบหลักคือเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูงและต้นทุนการผลิตพลังงานต่ำ

พลังงานความร้อนของโลก

ในการพัฒนาแหล่งพลังงานนี้ มีการใช้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพ โดยใช้พลังงานจากน้ำใต้ดินที่มีอุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับภูเขาไฟ ในปัจจุบัน พลังงานความร้อนใต้พิภพซึ่งใช้พลังงานจากบ่อน้ำพุร้อนใต้ดินนั้นเป็นเรื่องปกติมากขึ้น พลังงานความร้อนจากปิโตรเทอร์มอลซึ่งอาศัยการใช้ความร้อน "แห้ง" จากภายในโลก ปัจจุบันยังได้รับการพัฒนาไม่ดีนัก ปัญหาหลักถือเป็นความสามารถในการทำกำไรต่ำของวิธีการผลิตพลังงานนี้

ไฟฟ้าบรรยากาศ

(ฟ้าแลบวาบบนพื้นผิวโลกเกิดขึ้นเกือบพร้อมกันเป็นส่วนใหญ่ สถานที่ที่แตกต่างกันดาวเคราะห์)

พลังงานพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งขึ้นอยู่กับการจับและการสะสมของพลังงานฟ้าผ่ายังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ปัญหาหลักของพลังงานพายุฝนฟ้าคะนองคือการเคลื่อนตัวของแนวหน้าพายุฝนฟ้าคะนอง เช่นเดียวกับความเร็วของการปล่อยกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ (ฟ้าผ่า) ซึ่งทำให้สะสมพลังงานได้ยาก

ปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีอยู่อย่างจำกัดและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลกได้บังคับให้มนุษยชาติมองหาแหล่งพลังงานทางเลือกที่หมุนเวียนได้ เพื่อให้เกิดอันตรายจากการแปรรูปให้น้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็รักษาต้นทุนการผลิต การแปรรูป และการขนส่งทรัพยากรพลังงานที่ยอมรับได้

เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถใช้ทางเลือกอื่นที่มีอยู่ได้ แหล่งพลังงานทั้งในระดับของโลกทั้งใบและภายในโครงข่ายไฟฟ้าของอพาร์ตเมนต์หรือบ้านส่วนตัว

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของสิ่งมีชีวิตในช่วงหลายพันล้านปีพิสูจน์ให้เห็นชัดเจนว่าโลกได้รับแหล่งพลังงาน แสงแดด ความร้อนใต้ผิวดิน และศักยภาพทางเคมีทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานได้หลายอย่าง ซึ่งมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้น ปัจจัยทางกายภาพ– อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น องค์ประกอบทางเคมี

วัฏจักรของสสารและพลังงานในธรรมชาติ

เกณฑ์ทางเศรษฐกิจสำหรับแหล่งพลังงานทดแทน

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้ใช้พลังงานลมเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนเรือ ซึ่งทำให้การค้าพัฒนาขึ้น เชื้อเพลิงหมุนเวียนจากพืชที่ตายแล้วและของเสียเป็นแหล่งความร้อนสำหรับการปรุงอาหารและการผลิตโลหะชนิดแรก พลังงานของความแตกต่างของน้ำผลักดันให้หินโม่ เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้วที่สิ่งเหล่านี้เป็นรูปแบบหลักของพลังงานที่เราเรียกว่าแหล่งพลังงานทางเลือก

ด้วยการพัฒนาด้านธรณีวิทยาและเทคโนโลยีการสกัดดินใต้ผิวดิน การสกัดไฮโดรคาร์บอนและเผาเพื่อผลิตพลังงานตามความจำเป็นกลายเป็นผลกำไรเชิงเศรษฐกิจมากกว่าการรอสภาพอากาศริมทะเลโดยหวังว่าจะประสบความสำเร็จโดยบังเอิญของกระแสน้ำ ทิศทางลม และ ความขุ่นมัว

ความไม่แน่นอนและความแปรปรวนของสภาพอากาศ ตลอดจนความราคาถูกของเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ได้บังคับให้มีความก้าวหน้าในการพัฒนาไปสู่การใช้พลังงานจากบาดาลของโลก

แผนภูมิแสดงอัตราส่วนของการใช้พลังงานฟอสซิลและพลังงานหมุนเวียน

คาร์บอนไดออกไซด์ที่สิ่งมีชีวิตดูดซึมและแปรรูปซึ่งฝังอยู่ในส่วนลึกนับล้านปีกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้งเมื่อเผาฟอสซิลไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นแหล่งกำเนิด ภาวะเรือนกระจกและภาวะโลกร้อน ความเป็นอยู่ที่ดีของคนรุ่นอนาคตและความสมดุลที่เปราะบางของระบบนิเวศทำให้มนุษยชาติต้องพิจารณาตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจและการใช้งานอีกครั้ง พลังงานทางเลือกเพราะสุขภาพมีคุณค่ามากกว่าสิ่งใดๆ

การใช้แหล่งพลังงานทางเลือกที่หมุนเวียนตามธรรมชาติอย่างมีสติกำลังได้รับความนิยม แต่ลำดับความสำคัญทางเศรษฐกิจก็มีชัยเหมือนเมื่อก่อน แต่ในบ้านในชนบทหรือบ้านในชนบท การใช้แหล่งไฟฟ้าทดแทนและความร้อนอาจเป็นทางเลือกเดียวที่คุ้มค่าในการรับพลังงานหากการเดิน การเชื่อมต่อ และการติดตั้งสายไฟมีราคาแพงเกินไป

จัดหาบ้านที่ห่างไกลจากอารยธรรมด้วยปริมาณไฟฟ้าขั้นต่ำที่ต้องการโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์และเครื่องกำเนิดลม

ความเป็นไปได้ของการใช้พลังงานทดแทนประเภทต่างๆ

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจทิศทางใหม่และพัฒนาเทคโนโลยี Cold Fusion ช่างฝีมือที่บ้านสามารถใช้แหล่งพลังงานทางเลือกต่อไปนี้สำหรับบ้าน:

• แสงแดด;
• พลังงานลม
• ก๊าซชีวภาพ
• ความแตกต่างของอุณหภูมิ

ตาม ประเภททางเลือกพลังงานทดแทนมีโซลูชั่นสำเร็จรูปที่ประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมาก เช่นแผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม โรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ และปั๊มความร้อนขนาดต่างๆ สามารถซื้อพร้อมจัดส่งและติดตั้ง เพื่อให้มีแหล่งไฟฟ้าและพลังงานความร้อนทางเลือกสำหรับบ้านส่วนตัว

แผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตทางอุตสาหกรรมติดตั้งบนหลังคาบ้านส่วนตัว

แต่ละกรณีจะต้องมีของตัวเอง แผนของตัวเองจัดหาแหล่งพลังงานไฟฟ้าทดแทนสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนตามความต้องการและความสามารถ ตัวอย่างเช่น หากต้องการจ่ายไฟให้กับแล็ปท็อป แท็บเล็ต หรือชาร์จโทรศัพท์ คุณสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ 12 V และอะแดปเตอร์แบบพกพาได้ แรงดันไฟฟ้านี้เมื่อมีปริมาณแบตเตอรี่เพียงพอก็จะเพียงพอสำหรับการใช้แสงสว่าง

แผงโซลาร์เซลล์และกังหันลมจะต้องชาร์จแบตเตอรี่เนื่องจากความแปรปรวนของแสงและความแรงของพลังงานลม ด้วยการเพิ่มพลังงานของแหล่งไฟฟ้าทางเลือกและปริมาณของแบตเตอรี่ ความเป็นอิสระด้านพลังงานของแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติก็เพิ่มขึ้น หากคุณต้องการเชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทำงานบน 220 V เข้ากับแหล่งไฟฟ้าอื่นให้ใช้ ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า.

แผนภาพแสดงกำลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยเครื่องกำเนิดลมและแผงโซลาร์เซลล์

พลังงานแสงอาทิตย์ทางเลือก

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่บ้าน ดังนั้นนักออกแบบแหล่งพลังงานทางเลือกจึงใช้ส่วนประกอบสำเร็จรูป การประกอบโครงสร้างการผลิต เพื่อให้ได้พลังงานที่ต้องการ การเชื่อมต่อโฟโตเซลล์แบบอนุกรมจะเพิ่มแรงดันเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้น และการเชื่อมต่อวงจรที่ประกอบแบบขนานจะทำให้กระแสรวมของส่วนประกอบเพิ่มมากขึ้น

แผนผังการเชื่อมต่อของโฟโตเซลล์ในชุดประกอบ

คุณสามารถมุ่งเน้นไปที่ความเข้มของพลังงานรังสีแสงอาทิตย์ได้ซึ่งจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งกิโลวัตต์ต่อตารางเมตร คุณต้องคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ด้วย การกระทำที่เป็นประโยชน์แผงโซลาร์เซลล์ - ในขณะนี้อยู่ที่ประมาณ 14% แต่อยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างเข้มข้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังขับขึ้นอยู่กับความเข้มของรังสีและมุมตกกระทบของรังสี

คุณสามารถเริ่มต้นจากเล็กๆ น้อยๆ - ซื้อแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กหนึ่งหรือหลายแผง และมีแหล่งไฟฟ้าทางเลือกที่เดชาของคุณในปริมาณที่จำเป็นในการชาร์จสมาร์ทโฟนหรือแล็ปท็อปเพื่อเข้าถึงอินเทอร์เน็ตทั่วโลก โดยการวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้า พวกเขาศึกษาปริมาณการใช้พลังงาน โดยคำนึงถึงโอกาสในการขยายการใช้แหล่งไฟฟ้าทดแทนเพิ่มเติม

การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มเติมบนหลังคาบ้าน

ต้องจำไว้ว่าแสงแดดก็เป็นแหล่งรังสีความร้อน (อินฟราเรด) เช่นกัน ซึ่งสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นโดยไม่ต้องแปลงพลังงานเป็นไฟฟ้าอีกต่อไป หลักการทางเลือกนี้ใช้กับ นักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์โดยที่รังสีอินฟราเรดจะเข้มข้นและส่งผ่านโดยสารหล่อเย็นไปยังระบบทำความร้อนด้วยความช่วยเหลือของตัวสะท้อนแสง

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนหนึ่งของระบบทำความร้อนในบ้าน

พลังงานลมทางเลือก

วิธีที่ง่ายที่สุดสำหรับ การสร้างตนเองกังหันลมคือการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์ เพื่อเพิ่มความเร็วและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานไฟฟ้าทดแทน (ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้า) ควรใช้กระปุกเกียร์หรือสายพาน คำอธิบายของความแตกต่างทางเทคโนโลยีทุกประเภทอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ - คุณต้องศึกษาหลักการของอากาศพลศาสตร์เพื่อที่จะเข้าใจกระบวนการแปลงความเร็วของการไหลของมวลอากาศเป็นไฟฟ้าทดแทน

ในระยะเริ่มแรกของการศึกษาโอกาสในการแปลงแหล่งพลังงานทดแทนจากพลังงานลมทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า คุณต้องเลือกการออกแบบกังหันลม การออกแบบที่พบบ่อยที่สุดคือใบพัดแบบมีแกนนอน, โรเตอร์ซาโวเนียส และกังหันดาร์ริอุส ใบพัดแบบ 3 ใบพัดที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนเป็นทางเลือกที่นิยมใช้กันมากที่สุด

ประเภทของกังหัน Darrieus

เมื่อออกแบบใบพัด คุ้มค่ามากมีความเร็วเชิงมุมของการหมุนของกังหันลม มีสิ่งที่เรียกว่าปัจจัยประสิทธิภาพของใบพัด ซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหลของอากาศ ตลอดจนความยาว หน้าตัด จำนวน และมุมการโจมตีของใบพัด

โดยทั่วไปแนวคิดนี้สามารถเข้าใจได้ดังนี้: ในลมต่ำความยาวของใบมีดที่มีมุมโจมตีที่ดีที่สุดจะไม่เพียงพอที่จะบรรลุประสิทธิภาพการผลิตพลังงานสูงสุด แต่ด้วยการไหลที่เพิ่มขึ้นหลายเท่าและเพิ่มขึ้น ด้วยความเร็วเชิงมุม ขอบของใบมีดจะมีแรงต้านมากเกินไป ซึ่งอาจสร้างความเสียหายได้

โปรไฟล์ใบมีดกังหันลมที่ซับซ้อน

ดังนั้นความยาวของใบพัดจึงคำนวณตามความเร็วลมเฉลี่ย โดยเปลี่ยนมุมการโจมตีได้อย่างราบรื่นสัมพันธ์กับระยะห่างจากศูนย์กลางของใบพัด เพื่อป้องกันการแตกหักของใบพัดระหว่างลมพายุเฮอริเคน สายเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลัดวงจร ซึ่งป้องกันไม่ให้ใบพัดหมุน สำหรับการคำนวณคร่าวๆ สามารถใช้ไฟฟ้าทดแทนหนึ่งกิโลวัตต์จากใบพัดสามใบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตรที่ความเร็วลมเฉลี่ย 10 เมตร/วินาที

ในการสร้างโปรไฟล์เบลดที่เหมาะสมที่สุด คุณจะต้องมีการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และเครื่อง CNC ที่บ้านช่างฝีมือใช้วัสดุและเครื่องมือที่มีอยู่พยายามสร้างภาพวาดของแหล่งพลังงานลมทางเลือกให้แม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ วัสดุที่ใช้ ได้แก่ ไม้ โลหะ พลาสติก ฯลฯ

ใบพัดกังหันลมแบบโฮมเมดทำจากไม้และแผ่นโลหะ

พลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์อาจไม่เพียงพอที่จะผลิตไฟฟ้า ดังนั้น ช่างฝีมือจึงสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยมือของตนเอง หรือสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นมาใหม่ การออกแบบแหล่งไฟฟ้าทางเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กนีโอไดเมียมวางสลับกันและสเตเตอร์ที่มีขดลวด

โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบโฮมเมด
สเตเตอร์พร้อมขดลวดสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบโฮมเมด

ก๊าซชีวภาพพลังงานทางเลือก

ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานส่วนใหญ่ได้มาในสองวิธี: ไพโรไลซิสและการสลายตัวของสารอินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่มีออกซิเจน) ไพโรไลซิสต้องการออกซิเจนในปริมาณที่จำกัดซึ่งจำเป็นต่อการรักษาอุณหภูมิของปฏิกิริยา ในขณะที่ก๊าซไวไฟจะถูกปล่อยออกมา เช่น มีเทน ไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และสารประกอบอื่นๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ กรดอะซิติก น้ำ กากเถ้า เชื้อเพลิงที่มีปริมาณน้ำมันดินสูงเหมาะที่สุดในการเป็นแหล่งไพโรไลซิส วิดีโอด้านล่างแสดงการสาธิตด้วยภาพการปล่อยก๊าซไวไฟจากไม้เมื่อถูกความร้อน

ในการสังเคราะห์ก๊าซชีวภาพจากของเสียจากสิ่งมีชีวิต จะใช้ถังมีเทนที่มีรูปแบบต่างๆ การติดตั้งถังมีเทนที่บ้านด้วยมือของคุณเองนั้นสมเหตุสมผลหากบ้านมีเล้าไก่ เล้าหมู และวัวควาย ก๊าซที่ส่งออกหลักคือมีเธน แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ จำนวนมากจำเป็นต้องใช้ระบบการทำให้บริสุทธิ์เพื่อขจัดกลิ่นและป้องกันการอุดตันของหัวเผาในเครื่องกำเนิดความร้อนหรือการปนเปื้อนของท่อเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์

จำเป็นต้องมีการศึกษาพลังงานอย่างละเอียด กระบวนการทางเคมีเทคโนโลยีที่มีการสั่งสมประสบการณ์อย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยผ่านการลองผิดลองถูกเพื่อให้ได้ก๊าซชีวภาพที่ติดไฟได้คุณภาพที่ยอมรับได้ที่เอาต์พุตของแหล่งกำเนิด

โดยไม่คำนึงถึงแหล่งกำเนิดหลังจากการทำให้บริสุทธิ์ส่วนผสมของก๊าซจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดความร้อน (หม้อไอน้ำ, เตาอบ, หัวเตา) หรือไปยังคาร์บูเรเตอร์ของเครื่องกำเนิดน้ำมันเบนซิน - ด้วยวิธีนี้พลังงานทดแทนที่เต็มเปี่ยมจะได้ด้วยมือของคุณเอง . ด้วยกำลังเครื่องกำเนิดก๊าซที่เพียงพอ ไม่เพียงแต่จะจัดหาพลังงานทดแทนให้กับบ้านเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของการผลิตขนาดเล็กดังที่แสดงในวิดีโอ:

เครื่องยนต์ระบายความร้อนเพื่อการประหยัดและรับพลังงานทดแทน

ปั๊มความร้อนใช้กันอย่างแพร่หลายในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ สังเกตได้ว่าความร้อนที่เคลื่อนที่ต้องใช้พลังงานน้อยกว่าการสร้างความร้อนหลายเท่า ดังนั้นน้ำเย็นจากบ่อน้ำจึงมีศักยภาพในการระบายความร้อนเมื่อเทียบกับสภาพอากาศที่หนาวจัด ด้วยการลดอุณหภูมิของน้ำไหลจากบ่อน้ำหรือจากความลึกของทะเลสาบที่ไม่เป็นน้ำแข็ง ปั๊มความร้อนจะดึงความร้อนและถ่ายโอนไปยังระบบทำความร้อน จึงช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก

ประหยัดพลังงานด้วยปั๊มความร้อน

เครื่องยนต์ความร้อนอีกประเภทหนึ่งคือเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ซึ่งขับเคลื่อนด้วยพลังงานของความแตกต่างของอุณหภูมิในระบบปิดของกระบอกสูบและลูกสูบที่วางอยู่บนเพลาข้อเหวี่ยงที่มุม 90° การหมุนเพลาข้อเหวี่ยงสามารถนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ เครือข่ายประกอบด้วยวัสดุจำนวนมากจากแหล่งที่เชื่อถือได้ซึ่งอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงและยังมีตัวอย่างการออกแบบแบบโฮมเมดดังในวิดีโอด้านล่าง:

น่าเสียดายที่สภาพบ้านไม่อนุญาตให้สร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีพารามิเตอร์เอาต์พุตพลังงานสูงกว่านั้น ของเล่นตลกหรือจุดยืนสาธิต เพื่อให้ได้พลังงานและประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ ก๊าซที่ใช้งาน (ไฮโดรเจนหรือฮีเลียม) จะต้องอยู่ภายใต้แรงดันสูง (200 บรรยากาศขึ้นไป) เครื่องยนต์พลังความร้อนที่คล้ายกันนี้มีการใช้งานแล้วในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานความร้อนใต้พิภพ และเริ่มนำมาใช้ในภาคเอกชน

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่จุดโฟกัสของกระจกพาราโบลา

เพื่อให้ได้ไฟฟ้าที่เสถียรและเป็นอิสระมากที่สุดในบ้านในชนบทหรือในบ้านส่วนตัว คุณจะต้องรวมแหล่งพลังงานทางเลือกหลายแหล่งเข้าด้วยกัน

แนวคิดนวัตกรรมในการสร้างแหล่งพลังงานทางเลือก

ไม่มีผู้เชี่ยวชาญคนใดที่จะครอบคลุมความเป็นไปได้ทั้งหมดของพลังงานทดแทนหมุนเวียนได้ครบถ้วนและครบถ้วน แหล่งพลังงานทางเลือกมีอยู่ในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น สาหร่ายคลอเรลลาเป็นที่รู้จักมานานแล้วว่าเป็นแหล่งโปรตีนในอาหารปลา

กำลังทำการทดลองกับการปลูกคลอเรลลาในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ เพื่อใช้เป็นอาหารสำหรับนักบินอวกาศในระหว่างการบินในอวกาศระยะไกลในอนาคต กำลังศึกษาศักยภาพพลังงานของสาหร่ายและสิ่งมีชีวิตธรรมดาอื่นๆ เพื่อการสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนที่ติดไฟได้

พื้นที่จัดเก็บ แสงแดดในเซลล์คลอเรลลาที่มีชีวิตที่ปลูกในโรงงานอุตสาหกรรม

โปรดทราบว่ายังไม่มีการคิดค้นตัวแปลงและแบตเตอรี่สำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีกว่าฟลูออโรพลาสติกของเซลล์ที่มีชีวิต ดังนั้นแหล่งพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพของไฟฟ้าทดแทนจึงมีอยู่ในใบไม้สีเขียวทุกใบที่ดำเนินการ การสังเคราะห์ด้วยแสง.

ปัญหาหลักคือการเก็บรวบรวมสารอินทรีย์ ใช้กระบวนการทางเคมีและกายภาพเพื่อดึงพลังงานจากวัสดุนั้นและแปลงเป็นไฟฟ้า ขณะนี้มีการจัดสรรพื้นที่เกษตรกรรมขนาดใหญ่เพื่อการเพาะปลูกพืชพลังงานทางเลือก

การเก็บเกี่ยวหญ้ามิสแคนทัส - พืชเกษตรเชิงพลังงาน

แหล่งพลังงานทดแทนขนาดมหึมาอีกแหล่งหนึ่งอาจเป็นไฟฟ้าจากบรรยากาศ พลังงานสายฟ้านั้นมีมหาศาลและมีผลกระทบในการทำลายล้าง และใช้สายล่อฟ้าเพื่อป้องกันมัน

altความยากลำบากในการเหนี่ยวรั้ง ศักยภาพด้านพลังงานไฟฟ้าฟ้าผ่าและบรรยากาศประกอบด้วยไฟฟ้าแรงสูงและกระแสคายประจุในเวลาอันสั้นมาก ซึ่งต้องสร้างระบบตัวเก็บประจุแบบหลายขั้นตอนเพื่อกักเก็บประจุแล้วใช้พลังงานที่เก็บไว้ ไฟฟ้าสถิตย์ในชั้นบรรยากาศก็มีแนวโน้มที่ดีเช่นกัน

"หน้าต่างซันนี่" ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ชัดเจนและเชื่อถือได้ แต่แผงโซลาร์เซลล์ต้องการวัสดุที่มีราคาแพงมาก เทคโนโลยี SolarWindow ใช้กระจกพลาสติกใสซึ่งทำหน้าที่เป็นแผงโซลาร์เซลล์ด้วย สามารถติดตั้งเป็นหน้าต่างปกติได้และราคาการผลิตค่อนข้างสมเหตุสมผล

กระแสน้ำ. เราเพิ่งเริ่มมองว่ากระแสน้ำเป็นแหล่งพลังงานเมื่อไม่นานมานี้ เครื่องกำเนิดคลื่นที่มีอนาคตสดใสที่สุด Oyster ได้รับการพัฒนาในปี 2009 เท่านั้น ชื่อนี้แปลว่า "หอยนางรม" เนื่องจากมีลักษณะที่คล้ายคลึงกันทุกประการ การติดตั้งสองแห่งที่เปิดตัวในสกอตแลนด์เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับบ้านเรือน 80 หลัง

เครื่องกำเนิดไมโครเวฟเป็นโครงการที่มีความทะเยอทะยานโดยวิศวกรชาวอังกฤษ Robert Scheuer ซึ่งเสนอให้ละทิ้งเชื้อเพลิงตามปกติสำหรับยานอวกาศโดยสิ้นเชิง คลื่นไมโครเวฟที่สะท้อนกลับควรสร้างแรงขับไอพ่นที่ทรงพลังตามสมมุติฐาน ขณะเดียวกันก็หักล้างกฎข้อที่สามของนิวตันไปพร้อมๆ กัน ไม่ว่าระบบจะทำงานหรือเป็นการหลอกลวงก็ยังไม่ชัดเจน

ไวรัส นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติตั้งชื่อตาม Lawrence Berkeley เมื่อสองสามปีก่อนค้นพบไวรัสที่สามารถสร้างไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยนรูปวัสดุดัดแปลง ไวรัสแบคทีริโอฟาจ M13 ที่ไม่เป็นอันตรายแสดงคุณสมบัติดังกล่าว ขณะนี้เทคโนโลยีนี้ใช้เพื่อชาร์จหน้าจอแล็ปท็อปและสมาร์ทโฟน

แหล่งพลังงานทดแทนที่มีชื่อเสียงและแพร่หลายที่สุดแหล่งหนึ่งคือความร้อนใต้พิภพ มันถูกพรากไปจากความร้อนของโลกดังนั้นจึงไม่สิ้นเปลืองทรัพยากรของมัน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งหนึ่ง "กำลังนั่งอยู่" บนภูเขาไฟ และจ่ายไฟฟ้าให้กับอาคารที่พักอาศัยประมาณ 11,500 หลัง

ยังมีอีก แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์อย่างไรก็ตามรูปแบบใหม่ไม่ได้เน้นที่ความราคาถูก แต่เน้นที่ประสิทธิภาพ Betaray เป็นทรงกลมที่เต็มไปด้วยของเหลวพิเศษปิดด้วยแผงกักความร้อน อุปกรณ์นี้ผลิตพลังงานได้มากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปถึงสี่เท่า

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพมาก ซึ่งปลูกในทุ่งนาอย่างแท้จริง โดยจะสกัดมาจาก น้ำมันพืช- ตัวอย่างเช่น ถั่วเหลืองหรือข้าวโพด แต่สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือ... สาหร่ายที่ให้ผลเป็นร้อยเท่า ทรัพยากรมากขึ้นกว่าพืชบก และแม้แต่ของเสียจากพวกมันก็สามารถใช้เป็นปุ๋ยได้

กัมมันตภาพรังสีทอเรียมมีความคล้ายคลึงกับยูเรเนียมมาก แต่ให้พลังงานมากกว่า 90 เท่า! จริงอยู่ นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานอย่างหนักเพื่อสิ่งนี้ และโดยทั่วไปทอเรียมมีบทบาทรองในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ปริมาณสำรองในเปลือกโลกมีมากกว่าปริมาณสำรองของยูเรเนียมประมาณ 3-4 เท่า ดังนั้นทอเรียมจึงสามารถให้พลังงานแก่มนุษยชาติได้นานหลายร้อยปี

กังหันแบบเป่าลมถือเป็นการพัฒนาขั้นต่อไปในโรงไฟฟ้าพลังงานลม กังหันที่เต็มไปด้วยฮีเลียมจะลอยขึ้นไปสูงถึง 600 เมตร ซึ่งมีลมพัดตลอดเวลาและมีกำลังมหาศาล นอกจากการคืนทุนแล้ว อุปกรณ์ยังทนทานต่อสภาพอากาศและราคาถูกอีกด้วย

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสทดลองระดับนานาชาติ แม้จะมีอันตรายทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่ก็ยังเป็นแหล่งพลังงานที่ทรงพลังที่สุดที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้น ITER เป็นโครงการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสระดับนานาชาติซึ่งมีประเทศในสหภาพยุโรป รัสเซีย สหรัฐอเมริกา จีน เกาหลี ญี่ปุ่น และคาซัคสถานเข้าร่วม การก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์มีกำหนดสิ้นสุดในปี 2563

แหล่งพลังงานพื้นฐาน เช่น ถ่านหินหรือน้ำมัน มีแนวโน้มที่จะหมดลงและก่อให้เกิดมลพิษด้วย สิ่งแวดล้อม- เปรียบเทียบกับทรัพยากรหมุนเวียน เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพหรือการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ เรามาดูแหล่งพลังงานทางเลือก 10 แหล่งที่ได้พิสูจน์แล้วในทางปฏิบัติ