오늘날 지구상의 탄화수소 매장량에는 한계가 있다는 것을 모두가 알고 있습니다. 매년 하층토에서 석유와 가스를 추출하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다. 또한, 그들의 연소는 지구의 생태계에 돌이킬 수 없는 피해를 입힙니다. 오늘날 재생 에너지 생산 기술이 매우 효과적이라는 사실에도 불구하고 주에서는 연료 연소를 포기하는 데 서두르지 않습니다. 동시에 에너지 가격은 매년 상승하고 있으며 일반 시민들은 점점 더 많은 비용을 지불해야 합니다.
이와 관련하여 오늘날 대체 에너지의 생산은 단순히 아마추어 개인의 기이한 일이 아니라 완전히 실용적인 활동이 되고 있으며 어떤 경우에는 필요하기까지 합니다. 오늘날 세계뿐만 아니라 우리나라에서도 수십만 명의 시골집 소유자가 전기 생산에 "녹색"기술을 사용하게되어 기쁩니다. 자신의 손으로 대체 에너지를 생산하는 방법: 최고의 재생 가능 전력원에 대한 개요는 아래에서 볼 수 있습니다.
자신의 손으로 추출할 수 있는 재생 가능 에너지원
고대부터 인간은 자연 요소의 움직임을 자연 요소의 움직임으로 변환할 수 있는 장치와 메커니즘을 일상 생활에서 사용해 왔습니다. 기계적 에너지. 예로는 풍차와 물레방아가 있습니다. 전기의 발명으로 메커니즘의 움직이는 부분에 발전기를 설치하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것이 가능해졌습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 설계는 개선되었으며 오늘날 수력 발전소와 풍력 발전소는 전 세계적으로 많은 양의 전기를 생산합니다.
물과 바람 외에도 인류는 햇빛, 지구 내부의 에너지, 생물학적 연료에 접근할 수 있습니다. 이와 관련하여 일상생활에서 재생에너지를 생성하기 위해 다음과 같은 장치가 사용됩니다.
- 태양에너지용 배터리.
- 열 펌핑 스테이션.
- 풍력 발전기.
- 바이오가스 연료를 사용하는 설비.
업계에서는 사람들의 바람을 잘 알고 있으며 이미 이러한 각 장치에 대한 많은 모델을 생산하고 있습니다. 그러나 오늘날의 가격은 빠른 투자 회수가 불가능할 정도입니다. 이와 관련하여, 사람들 중 장인들은 그러한 장치를 제조할 수 있는 많은 계획과 프로젝트를 개발했습니다. 그 중 일부를 살펴보겠습니다.
태양광 패널은 우주 기술의 선물입니다.
태양전지는 우주시대 초기에 인기를 끌었습니다. 오늘날에도 우주선과 행성 간 정거장의 에너지원으로 사용되고 있습니다. 화성의 모래를 경작하는 장치에는 이러한 간단한 장치가 장착되어 있습니다. 태양 자체가 그들에게 에너지를 제공합니다. 태양광 패널의 작동 원리는 광자가 반도체 층을 통과할 때 전위차를 생성하고 전기 회로에서 닫힐 때 전류를 생성하는 능력에 기반합니다.
놀랍게도 태양전지판을 직접 만드는 것은 그리 어렵지 않습니다. 생성하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 간단해서 누구나 할 수 있습니다. 다결정 또는 단결정 기반의 기성 태양전지를 구입하여 하나의 회로에 연결하고 투명 케이스로 덮으면 됩니다. 이 결정은 태양으로부터 빛의 광자를 포착하여 전기로 변환할 수 있습니다. 매우 깨지기 쉬우므로 장치 제조 과정에서 예방 조치를 취해야 합니다. 각 요소는 표시되어 있으므로 전류-전압 특성이 알려져 있습니다. 모아두기만 하면 된다 필요한 수량필요한 전력의 배터리를 구성하기 위한 요소입니다. 이렇게 하려면:
- 투명한 프레임은 플라스틱, 플렉시글래스 또는 폴리카보네이트로 만들어집니다.
- 본체는 이 프레임 크기에 맞게 합판이나 플라스틱으로 절단됩니다.
- 모든 결정 요소는 회로에 순차적으로 납땜됩니다. 직렬 연결을 통해서만 회로의 전압이 증가합니다. 그것은 단순히 모든 요소로부터 합산됩니다.
- 광전지는 프레임에 배치되고 전선을 꺼내는 것을 잊지 않고 조심스럽게 닫힙니다.
태양전지를 선택할 때 단결정은 내구성과 효율성(효율 13%)이 더 높은 반면, 다결정은 종종 깨지고 효율이 낮다(효율 9%)는 점을 고려해야 합니다. 동시에 전자는 지속적인 햇빛이 필요하고 후자는 흐린 날씨에 만족합니다. 완성된 패널은 대부분 지붕이나 햇볕이 잘 드는 곳에 설치됩니다. 겨울에는 눈으로 잠들지 않도록 패널을 수직으로 설치하는 것이 더 좋기 때문에 경사각을 조정해야합니다.
태양광 패널을 만드는 두 번째 방법은 훨씬 더 복잡합니다. 여기에는 이미 일부 전기 기술이 필요합니다. 기성품 대신 다이오드 회로를 만들어야 합니다. 이렇게 하려면 오래된 장비에서 다이오드를 구입하거나 수집해야 합니다. D223B는 이러한 목적에 가장 적합합니다. 직사광선에서는 350mV의 고전압을 가집니다. 즉, 1V를 생성하려면 해당 다이오드가 3개만 필요합니다. 36개의 다이오드는 12V의 전압을 생성할 수 있습니다. 수량은 상당하지만 비용은 백당 약 130 루블로 적으므로 주요 문제는 설치 시간입니다.
다이오드를 아세톤에 담근 후 페인트를 제거합니다. 그런 다음 필요한 수의 구멍을 플라스틱 블랭크에 뚫고 다이오드를 삽입합니다. 납땜은 행별로 순차적으로 수행됩니다. 완성된 패널을 투명한 재질로 덮고 케이싱에 넣습니다.
보시다시피 태양의 자유 에너지를 사용하는 것은 그리 어렵지 않습니다. 약간의 노력과 돈을 투자하면 충분합니다.
히트펌프는 모든 것에서 열을 발생시킵니다.
작동 원리는 카르노 사이클을 기반으로 합니다. 더 말하기 간단한 언어로, 이것은 냉각되면 환경, 낮은 전위 에너지를 가져와 높은 전위를 가진 열로 변환합니다. 환경은 땅, 물, 공기 등 무엇이든 될 수 있습니다. 일년 중 언제든지 소량의 열이 포함되어 있습니다. 이 장치는 매우 복잡하며 몇 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
- 자연 냉각수로 채워진 외부 회로.
- 물이 있는 내부 회로.
- 증발기.
- 압축기.
- 콘덴서.
이 시스템은 냉장고와 마찬가지로 프레온을 사용합니다. 외부 회로는 우물이나 열린 저장소에 배치할 수 있습니다. 때로는 이 회로를 땅에 묻어 버리기도 하지만 비용이 많이 듭니다.
히트펌프를 직접 만드는 과정을 살펴보겠습니다. 첫 번째 단계는 압축기를 구입하는 것입니다. 에어컨에서 떼어내시면 됩니다. 9.7kW의 가열 전력이면 충분합니다.
두 번째 중요한 부분은 커패시터입니다. 일반 120리터 탱크로 만들 수 있습니다. 가장 중요한 것은 부식에 취약하지 않다는 것입니다. 탱크는 두 부분으로 절단되고 구리 코일이 내부에 삽입됩니다. 회로 장착을 위해 코일 콘센트에 2인치 연결부가 부착됩니다. 탱크는 용접기를 사용하여 용접됩니다. 코일의 면적은 다음 공식을 사용하여 미리 계산해야 합니다: PZ = MT/0.8RT, 여기서: PZ는 코일의 면적입니다. MT - 시스템에서 생산되는 열 에너지 전력, kW 0.8 - 물이 구리 주위로 흐를 때의 열전도 계수; RT는 입구와 출구 수온의 차이(섭씨)입니다. 코일은 파이프를 실린더에 감아 독립적으로 만들 수 있습니다. 프레온이 내부에서 순환하고 난방 시스템의 물이 탱크에서 순환합니다. 프레온이 응축되면 가열됩니다.
증발기를 만들려면 최소 130리터의 플라스틱 용기가 필요합니다. 이 탱크의 목은 넓어야 합니다. 그 안에 코일도 배치되어 압축기를 통해 이전 코일과 단일 회로로 연결됩니다. 증발기의 출구와 입구는 일반 하수관을 사용하여 만들어집니다. 저수지나 우물의 물이 흘러 프레온을 증발시키기에 충분한 에너지를 가지고 있습니다.
이 시스템은 다음과 같이 작동합니다. 증발기는 저장소나 우물에 배치됩니다. 주위를 흐르는 물은 증발기에서 응축기로 파이프를 통해 상승하는 냉매의 증발을 유발합니다. 거기에서 응축되어 코일을 둘러싼 물에 열을 발산합니다. 이 물은 원심 펌프를 사용하여 난방 파이프를 통해 순환하여 방을 가열합니다. 냉매는 압축기에 의해 증발기로 다시 보내지고 사이클이 계속 반복됩니다.
우리가 검토한 장치는 연중 언제든지 60m2의 방을 난방할 수 있습니다. 이 경우 에너지는 환경에서 가져옵니다.
킬로와트를 생산하는 풍차의 후예
풍력 터빈 설계에는 복잡한 것이 없습니다. 우리 조상들이 풍력 에너지를 그렇게 일상적으로 사용했던 것은 아무것도 아닙니다. 근본적으로 아무것도 변하지 않았습니다. 간단히 말해서, 밀의 맷돌 대신 블레이드의 회전 에너지를 전기로 변환하는 드라이브가 발전기에 설치되었습니다.
풍력 발전기를 만들려면 높은 타워, 블레이드, 발전기 및 축전지가 필요합니다. 또한 전력을 제어하고 배분하는 간단한 시스템도 마련해야 합니다. 풍차를 직접 만드는 방법 중 하나를 고려해 봅시다.
타워와 블레이드의 디자인에 초점을 맞추지 말자. 역학에 대해 최소한 아는 사람에게는 여기에 복잡한 것이 없습니다. 발전기에 집중해 봅시다. 물론 필요한 매개 변수를 갖춘 기성 발전기를 구입할 수 있지만 우리의 임무는 풍차를 직접 만드는 것입니다. 오래된 세탁기의 모터가 있고 작동한다면 문제는 해결된 것입니다. 이를 발전기로 변환해야 합니다. 이를 위해 네오디뮴 자석을 구매하겠습니다.
우리는 선반에 발전기 회 전자를 뚫고 자석을 위한 홈을 만들었습니다. 우리는 초강력 접착제로 자석을 붙입니다. 로터를 종이로 감싸고 자석 사이의 거리를 채웁니다. 에폭시 수지. 건조되면 종이를 제거하고 사포로 로터를 연마하십시오. 주목! 자석이 달라붙는 것을 방지하려면 약간의 각도로 설치해야 합니다. 이제 로터가 회전하면 자석이 전위차를 형성하며 이는 터미널을 사용하여 제거됩니다.
바이오가스 발전기는 폐기물로부터 에너지를 생성합니다
인간은 살아가면서 엄청난 양의 유기 폐기물을 배출합니다. 특히 대도시나 가축 농장 근처에서는 더욱 그렇습니다. 이러한 폐기물을 혐기성 환경에 놓으면 분해 과정이 시작되어 가연성 가스 혼합물(메탄, 황화수소 및 이산화탄소 불순물)이 방출됩니다. 마지막 연료를 제외하고는 모두 불쾌한 냄새가 나지만 우수한 연료입니다.
바이오연료 발전기를 만들려면 밀봉된 탱크가 필요합니다. 여기에는 폐기물을 주기적으로 혼합하는 오거, 폐기물을 하역하는 파이프 및 적재용 넥이 포함되어 있습니다. 또한, 탱크 상부에 파이프를 용접하여 배출된 바이오가스를 포집하여 소비자에게 배출합니다.
이 구조물을 땅에 묻어 완전히 밀폐되게 만드는 것이 가장 좋습니다. 이는 누출 없이 효율적인 가스 추출을 촉진합니다. 용기가 밀봉되어 있으므로 가스 흐름이 일정해야 하며, 그렇지 않으면 허용 압력을 초과하면 열리는 안전 밸브를 만드는 것이 좋습니다. 재활용 폐기물은 정원을 위한 훌륭한 비료입니다.
이 설치의 가장 간단한 디자인을 사용하면 사용 가능한 거의 모든 재료로 만들 수 있습니다. 이것은 중국에서 매우 흔한 일입니다. 그러나 바이오가스는 가연성이 높고 독성이 높기 때문에 안전 예방조치를 준수할 가치가 있습니다. 대부분의 바이오가스는 동물 폐기물과 사일리지의 혼합물에서 생산됩니다. 탱크에 붓는다 따뜻한 물, 기판 분해 과정이 시작됩니다.
최고의 재생 가능 전력원을 검토한 결과 DIY 대체 에너지가 그다지 이상하지 않은 것으로 나타났습니다. 말 그대로 아무것도 없이 가정에서 소비하기에 충분한 양으로 얻을 수 있습니다.
현대 도시에는 인구가 집중되어 고품질의 전기 에너지가 공급됩니다. 그러나 송전선이 긴 농촌 지역에서는 이 문제가 완전히 해결되지 않았습니다.
전력선의 먼 끝에 위치한 건물에 공급되는 전압은 불안정할 뿐만 아니라 다양한 이유로 꺼질 수 있습니다.
이러한 상황에서 사람들은 시골집과 개인 주택에서 정상적인 전력 공급을 유지할 수 있는 대체 전기 에너지원을 찾고 있습니다.
우리의 팁이 도움이 될 것입니다 집 재주꾼가장 많이 선택하세요 적합한 유형공급 전력선의 결함을 해결하는 동안 전압을 복원하거나 전력을 지속적인 전력 공급에 사용할 수 있도록 하는 데 가장 적합한 발전기입니다.
가정용 발전소의 기능에 대한 간략한 정보
"발전기"라는 용어는 원천 에너지의 일부를 전기로 변환하여 전류를 생성할 수 있는 기술 장치를 의미합니다. 예를 들어, 자동차의 경우 고정자 내부의 회 전자의 기계적 회전과 태양 전지의 경우 민감한 광전지에 햇빛이 조사되어 생성됩니다.
발전기는 광범위하게 생산되며 다양한 전원 공급 작업을 수행합니다. 대체 에너지원을 올바르게 선택하려면 특성에 따라 정확하게 분석해야 합니다.
- 최대 부하 전력;
- 전류 유형: 상수 또는 정현파;
- 시동 및 작동에 영향을 미치는 소비자 매개변수(저항성 또는 반응성 부하);
- 작업주기 기간;
- 활성화 방법: 수동 또는 자동 모드;
- 기타 특정 작동 조건.
이는 하나의 대체 에너지원이 자율적으로 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 사가, 마을도 있고 다른 하나는 한 아파트 소비자의 힘을 거의 감당할 수 없습니다. 그러나 그 비용은 몇 배나 다를 것입니다.
가정용 전원에 대한 최소 요구 사항
가정용 가장 간단한 발전기를 선택하기 전에 전원을 공급해야 하는 주요 기기만 고려하고 해당 매개변수에 따라 선택해야 합니다. 예를 들어, 몇 시간 동안만 전기가 꺼지면 냉장고와 냉동고는 이 기간 동안 추위를 유지할 수 있으므로 작동을 제외할 수 있습니다.
모든 전력의 12V 전압을 갖지만 바람직하게는 증가된 전력을 갖는 일반 자동차 배터리는 예산 전기 에너지원의 최소 기능을 제공할 수 있습니다. 다음과 같이 연결할 수 있습니다.
배터리는 이러한 장치에 전원을 공급하고 점차적으로 방전됩니다. 재충전하려면 자전거 트레이너로 로터를 돌릴 수있는 자동차에서 제거한 발전기를 사용하는 것으로 충분합니다.
이를 위해 자전거 뒷바퀴를 스탠드에 간단히 걸고 두 번째 체인을 자유 스프로킷 중 하나에 설치하여 페달에서 자동차 발전기의 로터로 토크를 전달합니다.
회전 에너지를 전달하는 다른 가능한 방법은 예를 들어 휠 타이어에서 로터 축의 끝 부분에 직접 접촉을 생성하여 사용할 수 있습니다.
이렇게 심플한 디자인 덕분에 운동용 자전거를 타고 운동하는 동시에 노트북이나 컴퓨터로 TV 시청이나 인터넷 이용이 편리하다. 신체 활동이 부족한 상황에서 이는 건강을 유지하는 동시에 가정의 에너지를 절약하는 매우 좋은 방법입니다.
대체에너지원의 특징 개요
동기식 및 비동기식 설계의 가능성
기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기는 다음과 같이 작동합니다.
- 회 전자 권선은 자기장 내부에서 회전하고 전류가 이를 통해 흐릅니다.
- 그 자기장은 고정자를 관통하여 자기 회로를 통해 회전하고 그 안에 정현파 전류를 유도합니다.
에 따라 디자인 특징고정자와 회 전자의 전자기장은 동기식 구조에서와 같이 동일하게 회전하거나 비동기식 구조에서 슬립 양에 따라 이동될 수 있습니다.
일반 비동기 모터로 손으로 간단한 것을 만들 수 있습니다. 전기적 특성, 특히 발전량에 따라 선택하면 됩니다.
전력을 기반으로 가정용 발전기 설계를 선택할 때 전기 모터를 시동할 때 비주기적 구성 요소가 있는 부하 전류가 전원 회로에서 발생한다는 점을 고려하십시오. 실제로는 거의 사용되지 않는 특수한 방법으로 만 제거 할 수 있습니다.
일반적인 엔진 시동 전류의 진폭이 크면 비동기식 발전기의 작동이 중단될 수 있습니다. 따라서 이러한 유도형 부하에 대해 이를 선택할 경우 3배의 전력 보유량을 제공해야 합니다. 그러나 동기식 모델은 그러한 예비를 생성할 필요가 없습니다.
동기식 및 비동기식 설계를 기반으로 내연 기관으로 구동되는 자율 발전기가 작동하고 다양한 방식으로 전원 공급 작업을 수행하는 수력 및 풍력 구조물이 작동합니다.
내연 기관의 발전기
요즘에는 가정 장인이 연료비와 설계 비용뿐만 아니라 1kWh의 전기를 생산하는 출력 가격에도 초점을 맞춰 유사한 공장 모델을 구입하는 것이 어렵지 않습니다. 모든 유형의 연소 엔진에 대해 이 특성을 계산하는 것이 좋습니다.
이러한 대체 전기 에너지원은 여러 작업 시간 동안 연속 작동을 위해 생성됩니다. 무게가 가벼운 가장 작은 모델은 1kW 미만의 전력을 생산할 수 있습니다.
심플한 디자인으로 자연 공기 순환을 통해 열을 제거합니다. 이후에는 냉각 및 유지보수를 위해 정지가 필요합니다.
전면 패널에는 가솔린 엔진의 작동과 발전기의 전기적 특성을 모니터링하기 위한 기본 제어 장치와 도구가 있습니다. 이는 운영자가 매개변수를 시각적으로 관찰하는 데 필요합니다.
중산층 가스 발전기는 개인 주택에 전력을 공급하기 위해 최대 수 킬로와트의 전력을 공급할 수 있습니다.
디젤 연료 발전기
디젤 연료를 사용하는 대체 에너지원은 소비자에게 장기간 전력을 공급하는 데 더 적합합니다. 작동을 용이하게 하는 송풍 시스템과 개별 기능이 있을 수 있습니다. 그들은 일반적으로 증가된 전력으로 생산됩니다.
휘발유 발전기와 마찬가지로 디젤 발전기는 인간에게 불쾌한 사용후 연료 연소 생성물의 배기가스를 생성하며, 작동 중에는 귀를 자극하는 소음을 발생시킵니다. 따라서 원격지에 설치하고 집에서 대기로 가스 배출 시스템을 설치해야 합니다.
가스 발생기
이러한 대체 에너지원은 메탄을 포함한 다양한 유형의 천연가스를 통해 전력을 공급받습니다. 디젤 설계와 마찬가지로 출력 전력은 수 킬로와트에 달할 수 있으며 이는 별도의 주택에 전력을 공급하기에 충분합니다.
중간 전력 등급의 장치에는 자동 전환 전환 모드인 ATS를 사용하는 자동화 시스템이 이미 포함되어 있습니다. 이 시스템은 주 전원 공급 라인에 정전이 발생한 경우 신속하게 집에 전력을 복원합니다.
동일한 출력의 디젤 유사품에 비해 가스 발생기는 소음이 적고 방출되는 연소 생성물은 독성이 높지 않습니다.
가스 발생기는 주거용 건물 근처에 설치할 수 있도록 모듈식 컨테이너 설계로 생산되는 경우가 많습니다. 가스 공급 시스템이나 정기적으로 연료를 보충하는 특수 용기에 연결하면 지속적인 전원 공급원으로 작동할 수 있습니다.
복합발전기
설계에 따라 이러한 대체 에너지원은 다양한 유형의 연료로 작동할 수 있습니다. 대부분의 경우 가스와 가솔린 또는 디젤 연료를 함께 사용합니다.
복합형 발전기는 가스 설계의 장점을 갖고 있으며 동시에 엔진은 다른 유형의 연료로 작동할 수 있습니다.
나열된 발전기 장치에는 개인 주택이나 별장 소유자에게 필요한 최소한의 전원 공급 기능 세트가 제공됩니다. 각 클래스의 더욱 강력한 설계는 자율 발전소로 작동하여 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다.
자연에너지를 이용한 발전기
가정 장인은 다음을 통해 작동하는 대체 에너지원 설계에 관심이 있을 수 있습니다.
- 돌풍;
- 수류;
- 햇빛에 노출.
풍력 발전기
풍력 에너지 사용에 대한 매우 유혹적인 제안은 종종 실망으로 끝나곤 합니다.
이러한 대체 에너지원은 얼핏 보면 단순한 설계로 보이지만 실제로는 해당 지역의 기상 특성에 대한 정밀한 공학적 계산과 분석이 필요하기 때문에 여기에는 여러 가지 이유가 있습니다.
자신의 손으로 풍력 발전기를 만들려는 많은 시도는 다음과 같은 이유로 실패로 끝납니다.
- 오랫동안 항공기 제작에 사용되어 왔던 공기역학적 모양의 프로펠러 블레이드를 사용하여 효율적인 풍차를 만드는 어려움;
- 풍속 변화를 설명하는 데 어려움이 있습니다.
- 주거용 건물에서 떨어진 높이에 회전 부품의 위치;
- 허리케인 하중을 안정적으로 견딜 수 있는 견고하고 내구성 있는 마스트 구조를 제공합니다.
풍력 발전기 제조업체는 다양한 기후 조건에 맞게 제품을 표준화하고 전력에 대한 모든 종류의 기술 솔루션을 제공합니다. 다양한 방법건물 옥상에 간단하게 설치하는 것까지 설치가 가능합니다. 그러나 이로 인해 벽과 지붕의 건축 요소가 헐거워지고 균열이 생길 수 있습니다.
직접 만든 수력 발전소
물의 흐름을 이용하는 대체 전기 에너지원은 스스로 만드는 것이 가장 쉽습니다.
사진에서 볼 수 있듯이 작은 개울이나 그들을 향한 더 강력한 강물에 의해 전력을 공급받을 수 있습니다.
아래의 수력 발전소는 여러 장인의 손으로 조립되었습니다. 농촌지역 30가구에 무료로 전기를 공급하고 있다.
이러한 설계의 경우 발전기 모드로 전환된 비동기 전기 모터를 사용할 수 있습니다. 위 사진과 같이 영구적으로 장착된 장비나 부동 스테이션에 설치됩니다.
수력 발전 애호가들이 자신만의 장치를 만듭니다 다른 유형, 예를 들어 폐수 처리장에서 나오는 폐수와 같이 가장 예상치 못한 장소에서 사용합니다.
이러한 디자인의 단점:
- 물레방아를 돌릴 수 있는 물 흐름의 필수 존재;
- 서리가 내리는 동안 저수지가 얼어 붙습니다.
수력발전소에서 전기가 끊기지 않도록 겨울 기간강 바닥에는 물레방아 모양의 디자인이 있습니다. 연중 내내 전원 공급을 위해 만들어졌습니다.
태양광 패널 및 스테이션
태양광 패널의 초기 디자인은 우주선 전용으로 개발됐다면, 이제는 우주용으로 대량생산되고 있다. 가정용.
태양광 패널은 다양한 장치에서 작동합니다. 이는 자율 소스 및 강력한 발전소로서 소형 장치에 전기를 공급하는 데 사용됩니다.
가정용 태양광 발전소를 만들려면 다음을 사용해야 합니다.
- 직류를 생성하는 태양 전지판;
- 배터리 에너지를 수신하고 분배하는 컨트롤러:
- 저장 장치로 사용되는 배터리;
- DC 소비자;
- 신호 형태를 순수 사인파로 변경하고 전압을 220/380V로 높이는 인버터입니다.
이러한 모든 장치는 전력, 기술적 특성 및 부하 측면에서 조정되어야 합니다.
별장이나 집에 전원을 공급하기 위한 대체 에너지원 설계를 선택할 때 기본 사항을 잊지 마십시오. 반드시 자동 안전 장치를 사용하세요.
풍력 발전기와 태양광 발전소의 예를 사용하여 가정 및 농기구에 자율적으로 전력을 공급하는 원리의 실제 구현은 MicroArt 회사의 비디오에서 볼 수 있습니다.
제한된 화석연료 문제를 해결하기 위해 전 세계 연구자들은 대체 에너지원을 만들고 상용화하기 위해 노력하고 있습니다. 그리고 우리는 잘 알려진 풍력 터빈과 태양광 패널에 대해서만 이야기하는 것이 아닙니다. 가스와 석유는 조류, 화산, 인간 발자국의 에너지로 대체될 수 있습니다. Recycle에서는 가장 흥미롭고 환경 친화적인 미래 에너지원 10가지를 선정했습니다.
개찰구의 줄
매일 수천 명의 사람들이 기차역 입구에 있는 개찰구를 통과합니다. 한꺼번에 전 세계 여러 연구 센터에서는 사람의 흐름을 혁신적인 에너지 생성기로 활용한다는 아이디어를 내놓았습니다. 일본 회사인 East Japan Railway Company는 기차역의 모든 개찰구에 발전기를 장착하기로 결정했습니다. 설치 작업은 도쿄 시부야 지역의 기차역에서 진행됩니다. 회전식 문 아래 바닥에 압전 소자가 내장되어 있어 사람들이 밟을 때 받는 압력과 진동으로 전기를 생성합니다.
또 다른 "에너지 개찰구" 기술은 이미 중국과 네덜란드에서 사용되고 있습니다. 이들 국가에서 엔지니어들은 압전 요소를 누르는 효과가 아니라 개찰구 핸들이나 개찰구 문을 미는 효과를 사용하기로 결정했습니다. 네덜란드 회사인 Boon Edam의 개념은 쇼핑 센터 입구의 표준 문(보통 광전지 시스템을 사용하여 작동하고 스스로 회전하기 시작함)을 방문자가 밀어서 전기를 생성해야 하는 문으로 교체하는 것입니다.
이러한 발전기 문은 이미 네덜란드 센터 Natuurcafe La Port에 나타났습니다. 각각은 연간 약 4,600kWh의 에너지를 생산하는데, 이는 언뜻 보기에는 중요하지 않은 것처럼 보일 수 있지만 전기를 생산하는 대체 기술의 좋은 예가 됩니다.
조류는 집을 가열한다
조류는 비교적 최근에 대체 에너지원으로 고려되기 시작했지만, 전문가들에 따르면 이 기술은 매우 유망하다고 합니다. 조류가 차지하는 1헥타르의 수면 면적에서 연간 15만 입방미터의 바이오가스를 얻을 수 있다고 말하면 충분합니다. 이는 작은 우물에서 생산되는 가스의 양과 거의 같으며 작은 마을의 생활에 충분합니다.
녹조류는 유지 관리가 쉽고 빠르게 성장하며 햇빛 에너지를 사용하여 광합성을 수행하는 많은 종이 있습니다. 설탕이든 지방이든 모든 바이오매스는 바이오연료(가장 일반적으로 바이오에탄올과 바이오디젤)로 전환될 수 있습니다. 조류는 수생 환경에서 자라며 토지 자원이 필요하지 않고 생산성이 높으며 환경에 해를 끼치지 않기 때문에 이상적인 친환경 연료입니다.
경제학자들은 2018년까지 해양 미세조류 바이오매스 처리로 인한 전 세계 매출액이 약 1,000억 달러에 이를 것으로 추정합니다. 이미 "조류" 연료를 사용하는 프로젝트가 완료되었습니다(예: 독일 함부르크의 15개 아파트 건물). 집의 정면은 BIQ(Bio Intelligent Quotient) 하우스라고 불리는 건물의 난방 및 냉방을 위한 유일한 에너지원 역할을 하는 129개의 조류 수족관으로 덮여 있습니다.
과속방지턱이 거리를 밝히다
소위 "과속 방지턱"을 사용하여 전기를 생산하는 개념은 영국에서 먼저 구현되기 시작한 다음 바레인에서 구현되었으며 곧 이 기술이 러시아에 도달하게 됩니다.이 모든 것은 영국의 발명가 Peter Hughes가 고속도로용 Electro-Kinetic Road Ramp를 만들면서 시작되었습니다. 경사로는 도로 위로 약간 솟아오른 두 개의 금속판으로 구성됩니다. 플레이트 아래에는 자동차가 경사로를 통과할 때마다 전류를 생성하는 발전기가 있습니다.
차량의 무게에 따라 램프는 차량이 램프를 통과하는 동안 5~50kW 사이의 전력을 생성할 수 있습니다. 이러한 램프는 배터리 역할을 하며 신호등과 조명 도로 표지판에 전기를 공급할 수 있습니다. 영국에서는 이 기술이 이미 여러 도시에서 작동하고 있습니다. 이 방법은 예를 들어 소규모 바레인과 같은 다른 국가로 확산되기 시작했습니다.
가장 놀라운 것은 러시아에서도 비슷한 것을 볼 수 있다는 것입니다. Albert Brand의 Tyumen 학생은 VUZPromExpo 포럼에서 거리 조명에 대한 동일한 솔루션을 제안했습니다. 개발자의 계산에 따르면 매일 1,000~1,500대의 자동차가 그의 도시에서 과속 방지턱을 넘고 있습니다. 발전기가 장착된 "과속 방지턱" 위에서 자동차가 한 번 "충돌"할 경우 약 20와트의 전기가 생성되며 이는 환경에 해를 끼치지 않습니다.
단순한 축구 그 이상
언차티드 플레이(Uncharted Play)라는 회사를 설립한 하버드 졸업생 그룹이 개발한 소켓볼은 축구를 30분만 하면 몇 시간 동안 LED 램프에 전원을 공급할 수 있는 충분한 전력을 생성할 수 있습니다. 소켓은 저개발 국가 주민들이 자주 사용하는 안전하지 않은 에너지원에 대한 환경 친화적인 대안이라고 합니다.
소켓 공의 에너지 저장 원리는 매우 간단합니다. 공을 쳐서 생성된 운동 에너지는 발전기를 구동하는 작은 진자 모양의 메커니즘으로 전달됩니다. 발전기는 전기를 생산하고 이를 배터리에 저장합니다. 저장된 에너지는 LED가 달린 테이블 램프와 같은 소형 전기 제품에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.
소켓의 전력 출력은 6와트입니다. 에너지 생성 공은 이미 세계 커뮤니티로부터 인정을 받았습니다. 수많은 상을 받았고, 클린턴 글로벌 이니셔티브(Clinton Global Initiative)에서 높은 평가를 받았으며, 유명한 TED 컨퍼런스에서도 찬사를 받았습니다.
화산의 숨겨진 에너지
화산 에너지 개발의 주요 개발 중 하나는 초기 회사인 AltaRock Energy와 Davenport Newberry Holdings의 미국 연구원들에 속합니다. "실험 대상"은 오레곤주의 휴화산이었습니다. 바닷물이 깊은 곳으로 펌핑됩니다. 바위, 행성의 지각과 지구의 가장 뜨거운 맨틀에 존재하는 방사성 원소의 붕괴로 인해 온도가 매우 높습니다. 가열되면 물은 증기로 바뀌고 이는 전기를 생산하는 터빈으로 공급됩니다.
현재 이러한 유형의 소규모 운영 발전소는 프랑스와 독일에 단 두 곳뿐입니다. 미국 지질 조사국(US Geological Survey)에 따르면 미국 기술이 작동한다면 지열 에너지는 국가에 필요한 전력의 50%를 공급할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다(현재 기여도는 0.3%에 불과합니다).
화산을 에너지로 활용하는 또 다른 방법은 2009년 아이슬란드 연구자들이 제안한 것입니다. 화산 깊이 근처에서 그들은 비정상적으로 높은 온도를 지닌 지하 저수지를 발견했습니다. 초고온수는 액체와 기체의 경계 어딘가에 있으며 특정 온도와 압력에서만 존재합니다.
과학자들은 실험실에서 비슷한 것을 생성할 수 있었지만 그러한 물은 자연, 즉 지구의 창자에서도 발견된다는 것이 밝혀졌습니다. 전통적인 방법으로 물을 끓이는 것보다 "임계 온도"의 물에서 10배 더 많은 에너지를 추출할 수 있다고 믿어집니다.
인간의 열로부터 에너지
온도 차이로 작동하는 열전 발전기의 원리는 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 불과 몇 년 전부터 기술이 발전하여 인체의 열을 에너지원으로 사용할 수 있게 되었습니다. 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 유연한 유리판에 내장된 발전기를 개발했다.
티 이 장치를 사용하면 사람 손의 따뜻함으로 피트니스 팔찌를 재충전할 수 있습니다. 예를 들어 달리는 동안 신체가 매우 뜨거워지고 주변 온도와 대조되는 경우입니다. 가로 10cm, 세로 10cm 크기의 한국형 발전기는 피부 온도 섭씨 31도에서 약 40밀리와트의 에너지를 생산할 수 있다.
공기와 인체의 온도 차이로 충전되는 손전등을 발명한 젊은 앤 마코신스키(Ann Makosinski)도 비슷한 기술을 기초로 삼았습니다. 이 효과는 4개의 펠티에 소자를 사용하여 설명됩니다. 이 소자의 특징은 한쪽은 가열되고 다른 쪽은 냉각될 때 전기를 생성하는 능력입니다.
결과적으로 Ann의 손전등은 상당히 밝은 빛을 내지만 충전용 배터리가 필요하지 않습니다. 사람의 손바닥이 뜨거워지는 정도와 실내 온도 사이에 고작 5도의 온도차만 있으면 작동한다.
스마트 포장 석판을 위한 단계
분주한 거리의 모든 지점은 하루 최대 50,000보를 차지합니다. 보행량을 활용하여 걸음 수를 에너지로 유용하게 전환한다는 아이디어는 영국 Pavegen Systems Ltd.의 이사인 Lawrence Kemball-Cook이 개발한 제품에 구현되었습니다. 한 엔지니어가 걷는 보행자의 운동 에너지로부터 전기를 생성하는 포장용 석판을 만들었습니다.
혁신적인 타일의 장치는 누르면 약 5mm 정도 구부러지는 유연한 방수 소재로 만들어졌습니다. 이는 차례로 에너지를 생성하고, 이를 메커니즘이 전기로 변환합니다. 축적된 와트는 리튬 폴리머 배터리에 저장되거나 버스 정류장, 상점 및 표지판을 밝히는 데 직접 사용됩니다.
Pavegen 타일 자체는 완전히 환경 친화적인 것으로 간주됩니다. 본체는 특수 등급의 스테인레스 스틸과 탄소 함량이 낮은 재활용 폴리머로 만들어졌습니다. 상판은 중고 타이어로 제작되어 타일의 내구성과 내마모성이 뛰어납니다.
2012년 런던 하계 올림픽 기간 동안 많은 관광 거리에 타일이 설치되었습니다. 2주 만에 그들은 2천만 줄의 에너지를 얻었습니다. 이는 영국 수도에서 가로등을 운영하기에 충분했습니다.
자전거 충전 스마트폰
플레이어, 휴대폰 또는 태블릿을 충전하기 위해 전원 콘센트가 필요하지 않습니다. 때로는 페달을 돌리기만 하면 됩니다. 따라서 미국 회사인 Cycle Atom은 사이클링 중에 외부 배터리를 충전하고 나중에 모바일 장치를 충전할 수 있는 장치를 출시했습니다.
Siva Cycle Atom이라고 불리는 이 제품은 USB 포트가 있는 거의 모든 모바일 장치에 전력을 공급하도록 설계된 리튬 배터리를 갖춘 경량 자전거 발전기입니다. 이 미니 발전기는 몇 분 안에 대부분의 일반 자전거 프레임에 설치할 수 있습니다. 이후 기기 충전을 위해 배터리 자체를 쉽게 제거할 수 있습니다. 사용자는 스포츠와 페달을 밟으며 몇 시간 후에 스마트폰이 이미 100센트로 충전되었습니다.
Nokia는 또한 자전거에 부착하여 페달링을 환경 친화적인 에너지 생성 방법으로 전환할 수 있는 장치를 일반 대중에게 선보였습니다. Nokia 자전거 충전기 키트에는 자전거 바퀴의 회전 에너지를 사용하여 대부분의 Nokia 휴대폰에 있는 표준 2mm 잭을 통해 휴대폰을 충전하는 소형 발전기인 발전기가 포함되어 있습니다.
폐수의 이점
모든 대도시는 매일 엄청난 양의 폐수를 개방 수역으로 배출하여 생태계를 오염시킵니다. 하수로 오염된 물은 더 이상 누구에게도 유용하지 않을 것 같지만 그렇지 않습니다. 과학자들은 이를 기반으로 연료 전지를 만드는 방법을 발견했습니다.
이 아이디어의 선구자 중 한 명은 펜실베이니아 주립대학교 브루스 로건(Bruce Logan) 교수였습니다. 일반적인 개념은 비전문가가 이해하기 매우 어려우며 박테리아의 사용이라는 두 가지 기둥을 기반으로 합니다. 연료전지그리고 소위 역전기투석 장치를 설치합니다. 박테리아는 폐수의 유기물을 산화시키고 그 과정에서 전자를 생성하여 전류를 생성합니다.
폐수뿐만 아니라 동물 배설물, 와인, 양조, 유제품 산업의 부산물 등 거의 모든 유형의 유기 폐기물을 사용하여 전기를 생산할 수 있습니다. 역전기투석의 경우 발전기가 여기서 작동하며, 막으로 세포를 나누고 두 혼합 액체 흐름의 염도 차이에서 에너지를 추출합니다.
"종이" 에너지
일본의 전자제품 제조업체인 소니(Sony)는 잘게 잘린 종이에서 전기를 생산할 수 있는 바이오 발전기를 개발하여 도쿄 그린 제품 전시회에서 선보였습니다. 이 과정의 본질은 다음과 같습니다. 셀룰로오스(녹색 식물에서 발견되는 긴 사슬의 포도당)를 분리하려면 골판지가 필요합니다.
사슬은 효소의 도움으로 끊어지고 생성된 포도당은 다른 효소 그룹에 의해 처리되어 수소 이온과 자유 전자가 방출됩니다. 전자는 외부 회로를 통해 보내져 전기를 생성합니다. 이러한 설치는 210 x 297mm 크기의 종이 한 장을 처리할 때 시간당 약 18W(AA 배터리 6개에서 생산되는 에너지와 거의 동일한 양)를 생성할 수 있다고 가정합니다.
이 방법은 환경 친화적입니다. 이러한 "배터리"의 중요한 장점은 금속과 유해한 화학 물질이 없다는 것입니다. 현재 기술이 상용화되려면 아직 멀었지만 생성되는 전기는 매우 적습니다. 이는 소형 휴대용 기기에 전력을 공급하는 데 충분합니다.
자신의 시골집이나 별장에 빛과 열을 제공하려면 평균 15kW의 많은 에너지가 필요하지 않습니다. 이것은 동시에 주전자를 켜기에 충분합니다. 세탁기그리고 TV. 그러나 주 전력망에서 이 15kW를 얻는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다.
러시아 자체의 변전소 장비와 네트워크 인프라는 문자 그대로 1년 전 각 지역 당국이 이를 복원하기 위한 조치를 취해야 했던 상태에 있습니다. 당연히 이러한 조치로 인해 주로 지역에 따라 크게 달라지는 기술 연결 비용이 발생했습니다. 전통에 따르면 모스크바와 모스크바 지역에서 가장 높습니다. Istra 또는 Odintsovo 지역 어딘가에 dacha를 지은 잠재 소비자는 필요한 1kW 당 10,570 ~ 12,972 루블을 지불해야합니다.
시골 부동산 소유자들은 이 수수료를 피할 방법을 생각하기 시작했습니다. 환경 친화적인 대체 발전 전기 장비가 가장 매력적인 것으로 보입니다.
소위 . 이러한 배터리는 일일 에너지 소비량이 5kWh를 초과하지 않는 집에 설치됩니다. 주택에 부하를 공급하기 위해 태양광 패널에 필요한 전력은 40W에서 5kW까지 다양합니다. 그러나 가열과 요리에는 다른 에너지원을 사용해야 합니다. 값비싼 “광전지” 에너지를 열로 전환하기 위해 낭비하는 것은 너무 낭비입니다. 이 경우 없이는 할 수 없으므로 저장됩니다. 완전 결석태양(아주 자주 발생함).
일반적으로 여름에 사용하기 위해 태양광 발전소를 설치합니다. (조명, TV, 경보 및 운영에 충분합니다.) 가전제품). 시스템에는 배터리(백업 디젤 발전기로 재충전 가능), 충전/방전 컨트롤러 및 인버터가 포함되어야 합니다. 국가에서 계절에 따라 사용하려면 일반적으로 40-200W 전력의 태양광 패널 모듈이 사용됩니다. 1W의 태양 전지 비용은 약 150 루블이며 이러한 소형 시스템의 가격은 8-9 천 루블부터 시작됩니다.
하루 5kWh의 생산 보장(시골집의 평균 소비량)을 제공하는 시스템의 비용은 250,000루블입니다. 백업 생성기 및 설치 비용도 추가됩니다. 태양광 발전소는 하루 최대 10-15kWh의 소량으로 계절에 따라 사용하는 경우에만 수익성이 있습니다. 태양광 발전소는 일반적으로 별장, 정원 가꾸기 공동체 또는 휴가 마을에서 사용됩니다. 이곳에서는 며칠 동안 전기가 꺼질 수 있고 품질이 많이 좋지 않으며(전력망에 과부하가 걸리는 경우가 많음) 겨울에 이를 위해 돈이 징수됩니다. 마을에 아무도 살지 않아도. 그러나 태양광 디젤 시스템은 순수 디젤 전원 공급 시스템에 비해 연료를 크게 절약할 수 있습니다. 우리 조건에서 태양 전지판의 1kW 전기 비용은 6 ~ 10 루블입니다. 즉, 주정부 전기 요금보다 3~5배 더 비싸다. 그러나 이는 다른 대체 에너지 장비에 비해 가장 수익성이 높은 유형의 대체 에너지 장비입니다.
주머니에 바람을 불어넣어
풍력 터빈은 태양광 패널보다 러시아 일반 사람들에게 더 친숙합니다. 적어도 모든 사람들이 미국 사막 사진에서 그들을 본 적이 있습니다. 우리 상황에서는 풍차를 거의 볼 수 없습니다. 러시아에는 바람이 거의 없습니다. 러시아 중부 지역의 연평균 풍속은 3~4m/s이며, 풍력 터빈의 안정적이고 효율적인 작동을 위해서는 연평균 풍속이 최소 5m/s 이상이어야 합니다. 그럼에도 불구하고 우리에게는 풍력 터빈이 있습니다. 하나는 산업 규모로 칼리닌그라드 지역에 있는 50MW 풍력 발전소입니다.
정부의 지원 없이는 이런 종류의 에너지가 널리 보급될 수 없습니다. 그러나 일부는 자신의 정원에 풍차를 설치할 준비가 되어 있습니다. 시골집에서는 500W 전력의 소형 풍력 발전기가 사용됩니다. 5kW 용량의 풍력 터빈 비용은 약 500,000루블이고, 2kW 용량의 풍력 터빈 비용은 180-190,000루블입니다. 이 가격은 네트워크 연결 비용과 비슷합니다. 500W 출력의 소형 풍력 터빈 비용은 약 30,000루블입니다. 1kWh의 비용은 전력망 요금보다 2~3배 더 높습니다.
연결이 필요하지 않습니다 대량전선: 일반적으로 작은 풍력 터빈이 집 근처에 설치됩니다. 하이브리드 풍력-태양광 시스템을 권장합니다. 이 경우 풍차와 태양광 패널은 서로를 보완합니다. 일반적으로 날씨가 나쁠 때는 바람이 불고 그 반대의 경우도 마찬가지이기 때문입니다.
수처리
집 근처에 물빠짐이 좋은 강이 있는 분들에게는 미세수력발전소를 추천해드릴 수 있습니다. 이 구조는 볼가 강과 예니세이 강을 막았던 소련 건설의 괴물들을 연상시키지만, 실제 수력 발전소에 비하면 이것들은 아기에 불과합니다. 미세수력 발전소는 최대 100kW의 용량을 갖춘 수력 발전소로 간주됩니다. 초소형 수력 발전소 자체는 강에 설치되어 있으며, 물 흡입구에서 금속 파이프라인이 연결되어 있으며 그 출력에는 발전기가 있는 수력 터빈이 설치되어 있습니다. 이러한 미세 수력 발전소는 주로 산악 지역에서 사용되며 필요한 압력을 제공하기 위해 댐을 건설해야 합니다.
10kW 이상의 미소수력 발전소를 건설하는 경우, 토지 할당, 물 사용, 네트워크 연결 등에 대해 관계 당국의 허가를 받아야 합니다. 러시아에서 생산되는 10kW의 비용은 약 240,000루블입니다. 게다가 엔지니어링 및 건설 작업으로 인해 역의 최종 비용이 2~3배 증가합니다. 전기 자체는 상당히 저렴하지만 초기 단계의 대규모 투자로 인해 빠른 투자 회수를 기 대해서는 안됩니다. 소규모 수력 발전소의 에너지를 지속적으로 사용하면 최소 6~7년 내에 투자 성과를 거둘 수 있습니다.
대지의 따뜻함
대체 에너지원 외에도 대체 열원도 있습니다. 가장 일반적인 보일러는 특이한 연료인 목재 펠릿을 사용하는 보일러입니다. 목재 연료 펠릿(팔레트)은 건조된 톱밥, 부스러기, 목재 가루, 칩 및 목재 먼지로 만든 직경 4~12mm, 길이 20~50mm의 작은 원통형 압축 목재 제품입니다. 펠렛을 태울 때 방출되는 이산화탄소의 양은 목재가 자연 분해되는 동안 생성되는 배출량을 초과하지 않습니다. 또한, 1kg의 펠렛의 에너지 함량은 0.5리터의 액체 디젤 연료에 해당합니다. 1톤의 목재 펠릿이 연소되면 5,000kW의 열에너지를 방출합니다.
펠렛 보일러는 사용하기 매우 편리합니다. 그들은 자동 연료 공급과 120 평방 미터 면적의 주택을 제공합니다. m. 연간 약 7톤의 펠릿이 필요합니다. 1톤 가격은 120유로. 보일러 정비에는 두 가지 어려움이 있습니다. 즉, 펠릿을 보관할 장소(수분을 견딜 수 없기 때문에)와 연료 공급입니다. 시장은 제대로 개발되지 않았습니다. 기본적으로 모든 생산은 수출 지향적입니다. 따라서 펠릿 보일러를 설치하기 전에 이러한 펠렛을 어디서 구할 수 있는지 생각해 볼 필요가 있습니다.
연료 없이도 할 수 있습니다. 지구의 에너지를 사용하십시오. 이것이 바로 히트펌프의 목적입니다. 스웨덴 가정의 70%에서 사용되지만, 이곳에서는 거의 사용되지 않습니다. 히트펌프(태양열 집열기)는 태양광 패널과 마찬가지로 태양에 의해 가열됩니다. 봄부터 가을까지 사용하는 것이 가장 좋습니다. 도움을 받으면 온수의 필요성을 완전히 충족하고 전기나 다른 에너지원 없이도 할 수 있습니다.
수집가 켜짐 평범한 가족 2-3 평방 미터를 차지합니다. m + 150-200 l의 탱크. 장비 비용은 3 만 루블이지만 집에 가스가 없을 때만 경제적 효율성이 달성됩니다.
태양열 집열기에는 평판형과 진공관의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 여름에 사용하면 효율성은 거의 동일하지만 추운 계절에는 겨울에 -35oC까지 작동할 수 있는 진공 수집기를 사용해야 합니다. 기존 수집기에서는 물이 50-60도로 가열됩니다. o C, 진공 수집기 - 최대 80-90 o C. 그렇지 않으면 시스템이 유사합니다. 또한 열 저장 탱크가 필요하며 대부분의 경우 시스템에서 냉각수의 강제 순환을 보장하는 요소가 필요합니다.
진공 수집기는 보일러와 함께 작업할 때 난방용으로 사용할 수도 있습니다. 집열기는 난방 에너지의 10~40%를 제공합니다. 예를 들어 부랴티아(Buryatia)와 같이 겨울이 맑은 지역의 경우 더 큰 숫자가 관련됩니다.
경제성
태양열 난방 시스템의 투자 회수 기간은 4~7년입니다. 일반적으로 대체 전기 및 열원에는 경제적 효율성이 없습니다. 네트워크가 근처에 있거나 집에 가스가 있는 경우 가격 측면에서 기존 전기 유형에 대한 대안이 없습니다.
모든 전문가들은 타이가 중앙이나 가장 가까운 전력선에서 수백 킬로미터 떨어진 대초원에 거주하지 않는 한 개인 용도로 풍력 터빈이나 태양열 집열기를 설치하는 것이 바람직하지 않다는 데 동의합니다.
전기는 개인 주택의 가장 중요한 전력원 중 하나입니다. 전기는 요리, 방 난방, 물 공급, 간단한 조명에 도움이 됩니다. 가스 공급과 중앙 급수를 완전히 대체할 수 있습니다. 전기가 없으면 현대 집잘 관리되고 기능적이지 않은 것으로 간주됩니다. 고압선은 가장 외딴 마을과 마을까지 도달하여 전기를 공급합니다. 그러나 여전히 통신이 이루어지지 않는 곳이 있으며 설치 비용이 적당합니다. 이러한 상황에서는 대체 에너지원이 도움이 될 것입니다. 그들은 환경 친화적이고 완전히 자율적이며 재정적으로 수익성이 높습니다. 자신의 전기 에너지원 소유자는 마을 전체에 전기가 공급되지 않는 계획된 수리, 고장 및 정전 정전에 의존하지 않습니다. 가장 흔하면서도 익숙하지 않은 색다른 소스에너지에 대해서는 아래에서 자세히 설명합니다.
발전기
개인 주택에서 가장 흔히 볼 수 있는 가정에서 가장 먼저이자 가장 인기 있는 에너지원은 발전기입니다. 사용되는 연료의 종류에 따라 디젤, 휘발유, 가스로 구분됩니다.
디젤 발전기는 효율성, 신뢰성, 낮은 화재 위험 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 정규로 매일 사용디젤 발전기는 가스나 휘발유를 소비하는 모델보다 훨씬 더 수익성이 높습니다. 디젤 장비의 연료 소비량은 높지 않고 연료 가격도 높지 않으며 값 비싼 수리 나 재정적 투자가 필요하지 않습니다. 디젤 발전기의 단점은 작동 중에 방출되는 다량의 가스, 소음 및 장치 자체의 높은 가격입니다. 5kW 전력 장비의 가격은 평균 $850입니다.
가솔린 발전기 - 이 장치는 백업 또는 계절별 전원으로 이상적입니다. 이 유형의 연료를 사용하는 발전기는 크기가 작고 작동 중 소음이 거의 없으며 장치 자체가 더 많습니다. 저렴한 가격디젤 엔진보다. 평균 가격 5kW 가솔린 발전기의 가격은 $500입니다. 가솔린 발전기를 사용할 때의 단점은 소음 수준은 낮지만 작동 중에 많은 양의 이산화탄소가 방출되므로 장치를 방음이 잘 되는 별도의 공간에 배치해야 한다는 것입니다.
가스 전기 발전기는 모든 측면에서 잘 입증되었습니다. 그들은 실린더 내에서 천연 가스와 액화 연료를 모두 사용하여 작동합니다. 이러한 장치의 소음 수준은 가장 낮으며 서비스 수명은 매우 높습니다. 5kW 장치의 평균 가격은 $600입니다.
태양에너지 이용
또 다른 대체 전기 에너지원은 태양 에너지입니다. 전기 에너지를 생성하는 것뿐만 아니라 자율 난방을 제공하는 데에도 사용됩니다. 태양으로부터 전기를 얻기 위해 다양한 크기의 태양광 패널이 설치되며, 여기에는 배터리와 인버터가 장착됩니다. 태양 에너지원을 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 갱신 능력.
- 절대적으로 조용한 작동.
- 이 기술에 사용되는 장치는 대기 중으로 어떤 물질도 방출하지 않으므로 인간의 건강과 환경에 대한 안전입니다.
- 직접 설치하시면 설치가 쉽습니다.
이러한 모든 특성으로 인해 태양 에너지 원은 가장 인기있는 것 중 하나입니다. 그러나 이러한 전기 생산 방법에는 단점도 있습니다.
- 전력 소비가 많은 주택의 경우 대형 장비 설치가 필요하며 이는 지역에서 많은 공간을 차지하게 됩니다. 역 면적은 최소 10m2 이상이어야 합니다. 즉, 이러한 유형의 에너지 생산은 소규모 토지 소유자에게는 제공되지 않습니다.
- 두 번째 단점은 일사량의 일일 및 계절적 변화에 의존한다는 것입니다.
- 셋째, 이들 설비는 운전 중에는 유해물질을 배출하지 않지만, 태양광전지와 태양전지를 구성하는 태양광발전시스템 제조에는 폐기가 어려운 독성이 강한 물질이 사용된다.
완성된 스테이션의 가격은 $3,500 ~ $7,000입니다. 태양으로부터 에너지를 얻는 보다 저렴한 방법은 물 가열 수집기를 이용하는 것입니다. 이 장비는 별이 구름 뒤에 가려지는 날에도 태양열을 포착한다. 물을 가열하는 데에만 사용되며 전기를 생성하지 않습니다. 수집가 한 명은 만족합니다. 일일 요구량 3인 가족을 위한 뜨거운 물. 가격은 1000달러부터 4000달러까지 다양하다. 이러한 유형의 장비에는 태양 전지에 내재된 단 하나의 단점, 즉 태양 활동이 낮은 지역과 밤에는 작동할 수 없다는 단점이 있습니다.
풍력에너지 이용
공기 흐름의 에너지를 전기로 변환하는 설비도 더 이상 공상 과학 소설로 간주되지 않으며 모든 곳에서 사용됩니다. 그들은 풍력 터빈의 원리에 따라 작동합니다. 운동 에너지터빈 회전에서 기계적 에너지로 바람을 불어 넣습니다. 이 에너지는 인버터에 의해 수집되어 교류로 변환됩니다. 플라이휠에서 전기가 생성되는 최소 풍속은 2m/s입니다. 최적의 풍속은 8m/s입니다. 풍력발전기는 설계 유형에 따라 수평 로터 모델과 수직 로터 모델로 구분됩니다.
발전기의 수평 설계는 효율이 높으며 설치 중에 소량의 재료가 사용됩니다. 단점 - 설치에는 높은 마스트가 필요하고 발전기 자체는 복잡한 기계 부품을 가지고 있으며 유지 관리가 편리하지 않습니다. 수직형은 작동하는 풍속의 범위가 더 넓다는 점에서 구별됩니다. 그러나 동시에 수직형 풍력 발전기는 더 많은 장비와 재료를 사용해야 하기 때문에 경제적이지 않습니다.
풍력 발전 단지의 사용은 각 계절의 바람 지표에 따라 제한됩니다. 비수기에는 공기 활동이 증가하여 스테이션이 매우 효과적이며 바람이 없는 날에는 전기가 생성되지 않습니다. 이러한 차이를 완화하고 집에 중단 없이 전력을 공급하기 위해 풍력 발전소에는 축전지가 장착되어 있습니다. 이 조치는 바람이 부는 날씨에 에너지를 축적하고 평온한 기간에 사용하는 데 도움이 됩니다.
설치 대안 배터리풍력 발전 단지에는 에너지를 열로 변환하는 과정이 포함됩니다. 난방과 온수 공급에 모두 사용됩니다. 이 디자인에서는 배터리가 물 저장 탱크로 교체됩니다. 이러한 방식으로 풍력 발전 단지를 사용하면 총 비용을 25%까지 줄일 수 있습니다. 배터리가 있는 풍력 발전소의 비용은 평균 $10,000이고, 배터리가 없으면 $1000-2000입니다.
풍력 발전 단지를 사용할 때 그다지 유쾌하지 않은 측면 중 하나는 장비의 기반을 구축해야 한다는 것입니다. 강한 바람이 불 때 풍차와 함께 돛대가 땅에서 찢어지지 않도록 특히 조심스럽게 강화되었습니다. 두 번째 뉘앙스는 겨울에 블레이드가 결빙될 가능성이 있다는 것입니다. 이는 스테이션의 효율성을 감소시킵니다. 작동 중에 이 장비는 소음과 진동을 발생시키므로 주거용 건물에서 멀리 떨어진 곳에 설치됩니다.
지열에너지 활용
지열 에너지는 개인 주택을 위한 상당히 새로운 에너지원입니다. 안에 이 경우행성의 내장에서 발생하는 열이 사용됩니다. 지구의 핵에는 고온, 화산 지역의 표면으로 나오며 물과 증기의 원천이며 행성의 깊은 층에도 포함되어 있습니다. 지열은 전류와 열의 에너지원으로 사용됩니다.
개인 주택에서 지열 에너지 원의 작동 원리는 매우 간단합니다. 열 펌프가 설치된 우물을 뚫습니다. 이 설비는 깊은 층에서 뜨거운 물을 펌핑하며, 냉각되면 에너지를 생성하고 이를 전기로 변환합니다. 작동 중에 이 설치는 전류를 소비하지만 소비되는 각 kW에 대해 5-6kW의 전류를 생성합니다. 150m2 주택의 평균 설치 비용은 $30,000입니다. 사용의 장점 - 계절, 시간 및 기상 조건에 의존하지 않는 무한한 에너지 원입니다.
지구 에너지 사용의 단점 - 열수는 종종 미네랄이 풍부하고 독성 불순물을 포함하고 있으므로 일반 하수구로 보낼 수 없습니다. 폐수는 펌핑된 깊은 지평선으로 되돌아갑니다. 일부 과학자들은 이러한 유형의 에너지 생산이 지각의 지진 활동을 증가시킨다고 믿습니다.
바이오매스 에너지 이용
많은 사람들이 이미 바이오연료에 대해 들어봤습니다. 이러한 유형의 뜨거운 요리에 대해 많은 논란과 상충되는 리뷰가 발생합니다. 자동차 연료로 가격이 매력적이지만, 엔진이나 출력에 미치는 영향은 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 그러나 전투 연료는 차량 연료뿐만 아니라 전류원으로도 사용됩니다. 이 연료는 전기에너지를 생산하는 장비에 연료를 공급할 때 가스, 휘발유, 디젤을 대체합니다.
바이오연료는 다양한 식물을 가공하여 생산됩니다. 생물학적 디젤을 생산하기 위해서는 유지작물 종자의 지방을 사용하고, 옥수수, 사탕수수, 사탕무 및 기타 식물을 발효시켜 휘발유를 생산합니다. 조류는 소박하고 기름과 유사한 기름진 성질을 가진 덩어리로 쉽게 변환되기 때문에 가장 최적의 생물학적 에너지 원으로 인식됩니다.
이 기술을 사용하면 식품 산업과 가축에서 발생하는 유기 폐기물의 발효 과정에서 포착되는 생물학적 가스를 생산할 수도 있습니다. 이 경우 메탄이 생성됩니다. 매립지에서 가스를 포집함으로써 셀룰로오스 에탄올이 생성됩니다. 쓸모없는 쓰레기 1톤은 최대 500m3의 유용한 가스를 생성합니다.
전기 에너지를 생성하기 위해 국내에서 바이오연료를 사용하는 경우, 이를 위해 개별 바이오가스 시설을 구입합니다. 이 장치는 폐기물로부터 천연가스를 생산합니다. 표준 IBGU-1 설치는 하루에 3~12m3의 가스를 생산하며, 이는 집을 난방하고 가스 발전기를 포함한 다양한 장비에 연료를 공급하는 데 사용됩니다. 바이오가스 플랜트의 평균 비용은 $9,000입니다.
소형 수력 발전소
개인 가정에서 성공적으로 사용되는 또 다른 유형의 대체 에너지는 개별 수력 발전소입니다. 이 유형의 발전기는 설치가 가장 어려운 발전기 중 하나이지만 효율성은 풍력 및 태양열 발전보다 훨씬 높습니다. 수력 발전소는 댐이 있거나 댐 없이 건설됩니다. 두 번째 옵션은 가장 간단하고 접근하기 쉽습니다. 이러한 설비를 흐름 스테이션이라고도 합니다. 디자인에 따라 바퀴, 화환, Daria 로터 및 프로펠러가 있는 스테이션으로 구분됩니다.
- 물레방아 스테이션에는 중앙에 칼날이 있는 둥근 부분이 있고, 이 부분은 물 표면에 수직으로 장착되어 있습니다. 물이 움직일 때 칼날을 누르고 바퀴를 회전시킵니다. 작동원리는 풍력발전단지와 동일하지만 공급원은 물이다. 바퀴 달린 수력 발전소의 더 복잡한 설계는 워터 제트용 특수 블레이드가 있는 바퀴 터빈입니다.
- 화환이 있는 스테이션은 로터가 단단히 부착된 케이블입니다. 케이블은 물 흐름의 반대편에 부착되고 로터는 물에 잠겨 있습니다. 움직일 때 물은 로터를 회전시키고 이 움직임을 케이블로 전달합니다.
- Darrieus 로터가 있는 스테이션 - 디자인은 이전 디자인과 유사하지만 여기서 로터는 수직으로 위치하며 블레이드의 압력 수준이 다르기 때문에 회전합니다. 이 표시기는 표면의 복잡한 모양으로 인해 생성됩니다.
- 프로펠러 스테이션 - 수직 로터가 있는 수중 설치입니다. 외부적으로 이 설치는 작은 날개가 달린 풍차와 유사합니다.
제시된 수력 발전소 유형 중에서 화환 설치가 가장 불편한 것으로 간주됩니다. 생산성이 낮고, 디자인 자체가 주변 사람들에게 위험을 초래하며, 스테이션 설치에는 많은 자재 소모가 필요하다. Daria 로터는 축이 수직으로 위치하고 물 위에 설치가 가능하므로 더 편리합니다. 그러나 그러한 스테이션을 설치하는 것은 매우 어렵고 시동 시 로터를 회전시켜야 합니다. 직접 만드는 가장 좋은 방법은 프로펠러나 바퀴가 있는 스테이션입니다. 6kW 스테이션의 평균 비용은 $8,000-10,000입니다.
