روشهای به دست آوردن انرژی جایگزین انرژی جایگزین برای خانه را خودتان انجام دهید: مروری بر بهترین فناوری های زیست محیطی

حتی دانش آموزان مدرسه می دانند که ذخایر نفت، گاز و زغال سنگ بی پایان نیستند. قیمت انرژی دائما در حال افزایش است و پرداخت کنندگان را مجبور می کند آه سنگینی بکشند و به افزایش درآمد خود فکر کنند. با وجود دستاوردهای تمدنی، بسیاری از نقاط خارج از شهرها وجود دارد که گاز در آن ها تامین نمی شود و در برخی نقاط حتی برق وجود ندارد. در جایی که چنین فرصتی وجود دارد، هزینه نصب سیستم گاهی اوقات به هیچ وجه با سطح درآمد جمعیت مطابقت ندارد. جای تعجب نیست که امروزه انرژی های جایگزین را خودتان انجام دهید، هم برای صاحبان خانه های بزرگ و کوچک روستایی و هم برای ساکنان شهر مورد توجه است.

تمام دنیای اطراف ما پر از انرژی است که نه تنها در روده های زمین وجود دارد. در مدرسه، در درس های جغرافیا، یاد گرفتیم که می توان از انرژی باد، خورشید، جزر و مد، آب در حال سقوط، هسته زمین و سایر حامل های انرژی مشابه با کارایی بالا در مقیاس کل کشورها و قاره ها استفاده کرد. با این حال، می توان از آن برای گرم کردن خانه جداگانه نیز استفاده کرد.

انواع منابع انرژی جایگزین

در میان گزینه ها منابع طبیعیتامین انرژی خصوصی باید توجه داشته باشد:

• پنل های خورشیدی؛
• کلکتورهای خورشیدی;
• پمپ های حرارتی؛
• ژنراتورهای بادی؛
• تاسیسات جذب انرژی آب؛
• نیروگاه های بیوگاز

داشتن مقدار کافیفاند، می توانید مدل آماده یکی از این دستگاه ها را خریداری کرده و نصب آن را سفارش دهید. در پاسخ به خواسته‌های مصرف‌کنندگان، صنعتگران مدت‌هاست که بر تولید پنل‌های خورشیدی، پمپ‌های حرارتی و غیره تسلط دارند. ساختن چنین وسایلی توسط خودتان کاملاً امکان پذیر است، با صرفه جویی در هزینه، اما صرف زمان و تلاش بیشتر.

ویدئو: از چه انرژی طبیعی می توان استفاده کرد

اصل عملکرد و استفاده از پنل های خورشیدی در یک خانه خصوصی

پدیده فیزیکی که اصل عملکرد این منبع انرژی بر آن استوار است، اثر فوتوالکتریک است. برخورد نور خورشید به سطح آن باعث آزاد شدن الکترون می شود که باعث ایجاد بار اضافی در داخل پانل می شود. اگر باتری را به آن وصل کنید، به دلیل رعد و برق، جریانی در مدار به مقدار شارژ ظاهر می شود.

اصل کار یک باتری خورشیدی اثر فوتوالکتریک است.

طرح هایی که قادر به جذب و تبدیل انرژی خورشیدی هستند متعدد، متنوع و دائما در حال بهبود هستند. برای بسیاری از صنعتگران، بهبود این طرح های مفید به یک سرگرمی عالی تبدیل شده است. در نمایشگاه های موضوعی، چنین علاقه مندانی با کمال میل ایده های مفید زیادی را به نمایش می گذارند.

برای ساخت پنل های خورشیدی، باید سلول های خورشیدی مونو کریستال یا پلی کریستال را خریداری کنید، آنها را در یک قاب شفاف قرار دهید که با یک پوشش بادوام ثابت شده است.

ویدئو: ساخت باتری خورشیدی با دستان خود

باتری های تمام شده، البته، در آفتابی ترین سمت سقف قرار می گیرند. در این حالت باید امکان تنظیم شیب پانل وجود داشته باشد. به عنوان مثال، در هنگام بارش برف، پانل ها باید تقریبا به صورت عمودی قرار گیرند، در غیر این صورت ممکن است یک لایه برف در عملکرد باتری ها اختلال ایجاد کند یا حتی به آنها آسیب برساند.

ساخت و استفاده از کلکتورهای خورشیدی

یک کلکتور خورشیدی اولیه صفحه ای از فلز سیاه است که در زیر لایه نازکی از مایع شفاف قرار گرفته است. همانطور که از یک دوره فیزیک مدرسه می دانید، اجسام تاریک بیشتر از اجسام روشن گرم می شوند. این مایع با کمک یک پمپ حرکت می کند، صفحه را خنک می کند و خود را گرم می کند. مدار سیال گرم را می توان در یک مخزن متصل به منبع آب سرد قرار داد. با گرم کردن آب در مخزن، مایع حاصل از کلکتور خنک می شود. و بعد برمی گردد. بنابراین، این سیستم انرژی به شما امکان می دهد یک منبع ثابت آب گرم به دست آورید، و زمان زمستانهمچنین رادیاتورهای گرم

سه نوع کلکسیونر وجود دارد که در طراحی متفاوت هستند

امروزه 3 نوع از این دستگاه ها وجود دارد:

• هوا؛
• لوله ای؛
• تخت.

هوا

کلکتورهای هوا از صفحات تیره رنگ تشکیل شده است

جمع کننده های هوا صفحات سیاه رنگی هستند که با شیشه یا پلاستیک شفاف پوشیده شده اند. هوا به طور طبیعی یا با قدرت در اطراف این صفحات گردش می کند. هوای گرم برای گرم کردن اتاق های خانه یا خشک کردن لباس ها استفاده می شود.

مزیت آن سادگی فوق العاده طراحی و هزینه کم است. تنها اشکال استفاده از گردش هوای اجباری است. اما شما می توانید بدون آن انجام دهید.

لوله ای

مزیت چنین کلکتوری سادگی و قابلیت اطمینان است

کلکتورهای لوله ای شبیه چندین لوله شیشه ای هستند که پشت سر هم قرار گرفته اند و در داخل با مواد جاذب نور پوشیده شده اند. آنها به یک منیفولد مشترک متصل می شوند و مایع در آنها گردش می کند. چنین کلکتورهایی برای انتقال انرژی دریافتی 2 راه دارند: مستقیم و غیر مستقیم. روش اول در زمستان استفاده می شود. مورد دوم در تمام طول سال استفاده می شود. با استفاده از لوله‌های خلاء تفاوتی وجود دارد: یکی در دیگری وارد می‌شود و بین آنها خلاء ایجاد می‌شود.

این کار آنها را از محیط عایق می کند و گرمای حاصل را بهتر حفظ می کند. مزایای آن سادگی و قابلیت اطمینان است. از معایب آن می توان به هزینه بالای نصب اشاره کرد.

تخت

برای اینکه کلکتورها کارآمدتر کار کنند، مهندسان استفاده از متمرکز کننده ها را پیشنهاد کردند

کلکتور صفحه تخت رایج ترین نوع است. او بود که به عنوان نمونه ای برای توضیح اصل عملکرد این دستگاه ها عمل کرد. مزیت این تنوع سادگی و کم هزینه بودن آن نسبت به سایرین است. نقطه ضعف آن اتلاف حرارت قابل توجه است که سایر زیرگروه ها از آن رنج نمی برند.

برای بهبود سیستم های خورشیدی موجود، مهندسان استفاده از چیزی شبیه آینه به نام متمرکز کننده را پیشنهاد کردند. آنها به شما اجازه می دهند دمای آب را از 120 به 200 درجه سانتی گراد افزایش دهید. به این دسته از کلکتورها، کلکتورهای غلظتی می گویند. این یکی از گران ترین گزینه ها است که بدون شک یک نقطه ضعف است.

دستورالعمل های کامل برای ساخت و نصب کلکتور خورشیدی در مقاله بعدی ما:

استفاده از انرژی باد

اگر باد می تواند گله های ابر را به حرکت درآورد، چرا از انرژی آن برای چیزهای مفید دیگر استفاده نکنیم؟ جستجو برای پاسخ به این سوال مهندسان را به ایجاد یک ژنراتور بادی سوق داد. این دستگاه معمولاً شامل موارد زیر است:

• ژنراتور؛
• برج بلند؛
• تیغه هایی که برای گرفتن باد می چرخند.
• باتری ها؛
• سیستم های کنترل الکترونیکی

اصل عملکرد یک ژنراتور بادی بسیار ساده است. تیغه ها که در اثر باد شدید می چرخند، محورهای انتقال (در اصطلاح رایج، گیربکس) را می چرخانند. آنها به یک دینام متصل می شوند. گیربکس و ژنراتور در یک گهواره یا به عبارت دیگر یک تله کابین قرار دارند. او ممکن است داشته باشد مکانیزم چرخشی. ژنراتور به اتوماسیون کنترل و ترانسفورماتور افزایش دهنده ولتاژ متصل است. پس از ترانسفورماتور، ولتاژی که مقدار آن افزایش یافته است، به سیستم تغذیه عمومی ارسال می شود.

ژنراتورهای بادی برای مناطقی که دائماً باد می وزد مناسب هستند

از آنجایی که ایجاد ژنراتورهای بادی برای مدت طولانی مورد مطالعه قرار گرفته است، پروژه هایی برای طرح های متنوعی برای این دستگاه ها وجود دارد. مدل های با محور چرخش افقی فضای بسیار زیادی را اشغال می کنند، اما ژنراتورهای بادی با محور چرخش عمودی بسیار فشرده تر هستند. البته برای کار کارآمددستگاه به باد نسبتاً قوی نیاز دارد.

مزایای:

• بدون انتشار؛
• خودمختاری؛
• استفاده از یکی از منابع تجدیدپذیر؛

ایرادات:

• نیاز به باد مداوم؛
• قیمت اولیه بالا؛
• نویز چرخشی و تابش الکترومغناطیسی؛
• مناطق وسیعی را اشغال کند.

مولد باد باید تا حد امکان در بالاترین سطح قرار گیرد تا عملکرد آن موثر باشد. مدل هایی که دارای محور چرخش عمودی هستند نسبت به مدل هایی با چرخش افقی فشرده تر هستند

راهنمای گام به گام ساخت ژنراتور باد با دستان خود در وب سایت ما:

آب به عنوان منبع انرژی

اکثر روش شناخته شدهاستفاده از آب برای تولید برق، البته یک نیروگاه برق آبی است. اما او تنها نیست. همچنین انرژی جزر و مد و انرژی جریان ها وجود دارد. و حالا به ترتیب

نیروگاه برق آبی سدی است که دارای چندین دروازه برای رهاسازی کنترل شده آب است. این دروازه ها به پره های ژنراتور توربین متصل می شوند. جریان تحت فشار، آب آن را می چرخاند و در نتیجه برق تولید می کند.

ایرادات:

• سیل ساحلی؛
• کاهش تعداد ساکنان رودخانه؛

ایستگاه های ویژه ای برای استفاده از انرژی آب ساخته شده است

قدرت جریان ها

این روش تولید انرژی شبیه به مولد باد است، تنها تفاوت آن در این است که ژنراتور با پره های بزرگ در عرض یک جریان بزرگ دریایی قرار می گیرد. مثلاً گلف استریم. اما این بسیار گران است و از نظر فنی دشوار است. بنابراین، تمام پروژه های بزرگ در حال حاضر روی کاغذ باقی می مانند. با این حال، پروژه های کوچک اما در حال انجام وجود دارد که قابلیت های این نوع انرژی را نشان می دهد.

انرژی جزر و مد

ساختار نیروگاهی که این نوع انرژی را به الکتریسیته تبدیل می کند، سدی عظیم است که در یک خلیج دریایی قرار دارد. دارای سوراخ هایی است که آب از طریق آن به سمت عقب نفوذ می کند. آنها توسط خط لوله به ژنراتورهای الکتریکی متصل می شوند.

یک نیروگاه جزر و مدی به شرح زیر عمل می کند: در هنگام جزر و مد، سطح آب بالا می رود و فشاری ایجاد می کند که می تواند محور ژنراتور را بچرخاند. در پایان جزر، ورودی ها بسته می شوند و در هنگام جزر که پس از 6 ساعت اتفاق می افتد، خروجی ها باز می شوند و این روند در جهت مخالف تکرار می شود.

مزایای این روش:

• خدمات ارزان؛
• یک جاذبه گردشگری

ایرادات:

• هزینه های قابل توجه ساخت و ساز؛
• آسیب به جانوران دریایی؛
• اشتباهات طراحی می تواند باعث آبگرفتگی شهرهای مجاور شود.

کاربرد بیوگاز

در طی پردازش بی هوازی زباله های آلی، به اصطلاح بیوگاز آزاد می شود. در نتیجه مخلوطی از گازها متشکل از متان، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است. ژنراتور برای تولید بیوگاز شامل موارد زیر است:

• مخزن مهر و موم شده؛
• مارپیچ برای مخلوط کردن زباله های آلی؛
• لوله برای تخلیه توده زباله؛
• گردن برای پر کردن زباله و آب؛
• لوله ای که گاز حاصل از آن جریان می یابد.

اغلب، ظرفی برای پردازش زباله نه روی سطح، بلکه در ضخامت خاک نصب می شود. برای جلوگیری از نشت گاز حاصل، آن را کاملاً آب بندی می کنند. لازم به یادآوری است که در طول فرآیند انتشار بیوگاز، فشار در مخزن به طور مداوم افزایش می یابد، بنابراین گاز باید به طور منظم از مخزن خارج شود. علاوه بر بیوگاز، فرآوری منجر به یک کود آلی عالی مفید برای رشد گیاهان می شود.

دستگاه و قوانین عملیاتی این نوع مشمول الزامات ایمنی افزایش یافته است، زیرا بیوگاز برای استنشاق خطرناک است و می تواند منفجر شود. با این حال، در تعدادی از کشورهای جهان، به عنوان مثال، در چین، این روش تولید انرژی کاملاً گسترده است.

نصب مشابه برای تولید بیوگاز می تواند گران باشد

این محصول بازیافت زباله را می توان به صورت زیر استفاده کرد:

• مواد خام برای نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های تولید همزمان؛
• تعویض گاز طبیعی در اجاق گاز، مشعل و دیگ.

از نقاط قوت این نوع سوخت می توان به تجدید پذیری و در دسترس بودن به ویژه در روستاها مواد خام برای فرآوری اشاره کرد. این نوع سوخت دارای معایبی نیز می باشد از جمله:

• انتشار احتراق؛
• تکنولوژی تولید ناقص؛
• قیمت دستگاه تولید بیوگاز

طراحی ژنراتور برای تولید بیوگاز بسیار ساده است، اما در حین کار باید احتیاط کرد، زیرا بیوگاز یک ماده قابل اشتعال است که برای سلامتی خطرناک است.

ترکیب و مقدار بیوگاز به دست آمده از زباله به بستر بستگی دارد. بیشترین گاز با استفاده از چربی، غلات، گلیسیرین فنی، چمن تازه، سیلو و غیره به دست می آید. معمولاً مخلوطی از فضولات حیوانی و گیاهی در مخزن بارگذاری می شود که مقدار معینی آب به آن اضافه می شود. که در زمان تابستانتوصیه می شود رطوبت توده را به 94-96 درصد افزایش دهید و در زمستان رطوبت 88-90 درصد کافی است. آب عرضه شده به مخزن زباله باید تا 35-40 درجه گرم شود، در غیر این صورت فرآیندهای تجزیه کند می شود. برای حفظ گرما، لایه ای از مواد عایق حرارتی در قسمت بیرونی مخزن نصب می شود.

کاربرد سوخت های زیستی (بیوگاز)

عملکرد یک پمپ حرارتی بر اساس اصل کارنو معکوس است. این یک دستگاه نسبتاً بزرگ و کاملاً پیچیده است که پتانسیل کم را جمع آوری می کند انرژی حرارتیمحیط و آن را به انرژی با پتانسیل بالا تبدیل می کند. اغلب از پمپ های حرارتی برای گرم کردن اتاق ها استفاده می شود. دستگاه شامل:

• مدار خارجی با مایع خنک کننده؛
• مدار داخلی با مایع خنک کننده؛
• اواپراتور;
• کمپرسور؛
• خازن

این سیستم همچنین از فریون استفاده می کند. مدار خارجی پمپ حرارتی می تواند انرژی را از رسانه های مختلف جذب کند: زمین، آب، هوا. هزینه کار برای ایجاد آن به نوع پمپ و پیکربندی آن بستگی دارد. سخت ترین چیز برای نصب یک پمپ زمین به آب است که در آن مدار بیرونی به صورت افقی در خاک قرار دارد، زیرا این کار نیاز به حفاری در مقیاس بزرگ دارد. اگر در نزدیکی خانه حجمی از آب وجود دارد، ساخت پمپ حرارتی آب به آب منطقی است. در این مورد، مدار بیرونی به سادگی به مخزن پایین می آید.

یک پمپ حرارتی انرژی کم پتانسیل زمین، آب یا هوا را به انرژی حرارتی با پتانسیل بالا تبدیل می کند که می تواند ساختمان را به طور کاملا موثر گرم کند.

راندمان یک پمپ حرارتی نه به میزان بالای دمای محیط، بلکه به قوام آن بستگی دارد. یک پمپ حرارتی که به درستی طراحی و نصب شده باشد می تواند گرمای کافی برای خانه در طول زمستان فراهم کند، حتی زمانی که دمای آب، زمین یا هوا بسیار پایین است. در تابستان، پمپ های حرارتی می توانند به عنوان تهویه مطبوع عمل کنند و خانه را خنک کنند.

برای استفاده از چنین پمپ هایی ابتدا باید کار حفاری را انجام دهید

مزایای این تاسیسات عبارتند از:

• بهره وری انرژی؛
• ایمنی آتش؛
• چند کارکردی؛
• عملیات طولانی مدت تا اولین تعمیر اساسی.

نقاط ضعف چنین سیستمی عبارتند از:

• قیمت اولیه بالا در مقایسه با سایر روش های گرمایش ساختمان؛
• نیاز به وضعیت شبکه منبع تغذیه؛
• پر سر و صداتر از دیگ بخار گاز کلاسیک؛
• نیاز به عملیات حفاری

ویدئو: پمپ های حرارتی چگونه کار می کنند

همانطور که می بینید برای تامین گرما و برق خانه خود می توانید از انرژی خورشیدی، باد و آب استفاده کنید. هر روشی مزایا و معایب خاص خود را دارد. اما با این وجود، از همه گزینه های موجودمی توانید از روشی استفاده کنید که هم ارزان و هم موثر است.

بدون انرژی، زندگی انسان غیرقابل تصور است. همه ما به استفاده از سوخت های آلی - زغال سنگ، گاز، نفت - به عنوان منابع انرژی عادت کرده ایم. با این حال، ذخایر آنها در طبیعت محدود است. و دیر یا زود روزی فرا می رسد که آنها تمام می شوند. در پاسخ به این سوال که "در پیش بینی بحران انرژی چه باید کرد؟" پاسخ مدت هاست که پیدا شده است: ما باید به دنبال منابع انرژی دیگر باشیم - جایگزین، غیر سنتی، تجدید پذیر.

اصلی فعلی چیست منابع انرژی جایگزین?

انرژی خورشیدی

انواع تاسیسات خورشیدی از تابش خورشیدی به عنوان منبع جایگزین انرژی استفاده می کنند. تابش خورشیدی را می توان هم برای تامین گرما و هم برای تولید برق (با استفاده از سلول های فتوولتائیک) استفاده کرد.

از مزایای انرژی خورشیدی می توان به تجدید پذیر بودن این منبع انرژی، بی صدا بودن و عدم انتشار گازهای مضر در جو هنگام پردازش تابش خورشیدی به انواع دیگر انرژی اشاره کرد.

از معایب انرژی خورشیدی می توان به وابستگی شدت تابش خورشید به ریتم روزانه و فصلی و همچنین نیاز به مناطق وسیع برای ساخت نیروگاه های خورشیدی اشاره کرد. همچنین یک مشکل جدی زیست محیطی استفاده از مواد سمی و سمی در ساخت سلول های فتوولتائیک برای سیستم های خورشیدی است که مشکل دفع آنها را ایجاد می کند.

گزینه های انرژی خورشیدی:

انرژی باد

یکی از آنها امیدوار کننده ترین منابعانرژی باد است اصل کار یک ژنراتور بادی ابتدایی است. از نیروی باد برای حرکت چرخ باد استفاده می شود. این چرخش به نوبه خود به روتور ژنراتور الکتریکی منتقل می شود.

مزیت مولد باد قبل از هر چیز این است که در مکان های بادخیز می توان باد را در نظر گرفت منبع پایان ناپذیرانرژی. علاوه بر این، مولدهای بادی ضمن تولید انرژی، جو را با انتشارات مضر آلوده نمی کنند.

از معایب دستگاه های تولید انرژی بادی می توان به تغییر قدرت باد و توان کم یک مولد بادی اشاره کرد. ژنراتورهای بادی همچنین به تولید سر و صدای زیاد معروف هستند، در نتیجه سعی می کنند آنها را دور از محل زندگی مردم بسازند.

اگر به موضوع استفاده از انرژی باد علاقه مند هستید، این مقالات را بررسی کنید:

انرژی زمین گرمایی

مقدار زیادی انرژی حرارتی در اعماق زمین ذخیره می شود. این به دلیل این واقعیت است که دمای هسته زمین بسیار بالا است. در برخی از نقاط کره زمین انتشار مستقیم ماگما با دمای بالا به سطح زمین وجود دارد: مناطق آتشفشانی، چشمه های آب گرم یا بخار. انرژی این منابع زمین گرمایی برای استفاده به عنوان یک منبع جایگزین توسط حامیان انرژی زمین گرمایی پیشنهاد شده است.

منابع زمین گرمایی به روش های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از منابع برای تامین گرما و برخی دیگر برای تولید برق از انرژی حرارتی استفاده می کنند.

از مزایای منابع انرژی زمین گرمایی می توان به پایان ناپذیری و استقلال از زمان روز و فصل اشاره کرد.

جنبه های منفی شامل این واقعیت است که آب های حرارتی بسیار معدنی هستند و اغلب با ترکیبات سمی نیز اشباع شده اند. این امر بازنشانی ضایعات را غیرممکن می کند آب های حرارتیبه آب های سطحی بنابراین، فاضلاب باید دوباره به سفره زیرزمینی پمپ شود. علاوه بر این، برخی از دانشمندان لرزه نگاری با هرگونه مداخله در لایه های عمیق زمین مخالف هستند و استدلال می کنند که این می تواند باعث ایجاد زلزله شود.

انرژی جایگزین: آیا شانسی وجود دارد؟

این یک افسانه نیست. و البته، انرژی جایگزین در مقایسه با منابع انرژی سنتی - نفت و گاز پاکتر است. اگرچه شرکت هایی مانند بریتیش پترولیوم، اکسون و هر شرکت تولیدکننده نفت دیگری که از هزینه های بالای سوخت های فسیلی سود می برند، احتمالاً مایلند که ما متفاوت فکر کنیم. سوخت های فسیلی این سیاره 275 میلیون سال قدمت دارند. اما زمان بازنشستگی منابع محبوب اما بسیار سمی سیاره به منظور تغییر به منابع دوستدار محیط زیست فرا رسیده است. در اینجا ده نوع وجود دارد انرژی جایگزینکه دیر یا زود صنعت نفت کره زمین را نابود خواهد کرد.

امروزه مصرف انرژی اولیه جهان از سه شکل کربن فسیلی حاصل می شود: زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی. کل جهان 87 درصد از این نوع سوخت را به عنوان انرژی استخراج و می سوزاند.

اما هزینه واقعی سوزاندن منابع انرژی کثیف، اکولوژی کل سیاره است. و رهبران جهان اهمیت آن را درک می کنند. به همین دلیل است که بسیاری از کشورهای جهان به تدریج در حال توسعه تولید انرژی از منابع جدید سازگار با محیط زیست هستند.

همچنین نیاز به توسعه انرژی های جایگزین با کاهش ذخایر جهانی همراه است. البته در در حال حاضرما شاهد افزایش موقت موجودی ها هستیم. اما این به دلیل کاهش تقاضا به دلیل بی ثباتی مالی بسیاری از اقتصادها در سراسر جهان است. اما به زودی کاهش سهام در پیشرفت هندسی ادامه خواهد یافت. اجتناب ناپذیر است. البته میادین نفتی بسیار بیشتری در سراسر جهان وجود دارد. با این حال، آنها با سرعت فوق العاده ای در حال تخلیه هستند. ریاضیات ساده است: به دلیل افزایش مصرف روغن در آینده در کمتر از صد سال.

سوخت‌های فسیلی میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا دقیقاً فرمول شیمیایی را تشکیل دهند که اکنون به ما امکان می‌دهد نفت، زغال‌سنگ یا گاز را بدون نیاز به استخراج کنیم. هزینه های ویژه، سوخت را برای به دست آوردن انرژی ارزان بسوزانید. متأسفانه بشریت نمی تواند به طور مصنوعی این کربن های فسیلی را ایجاد کند. اگر جهان در سال های آینده وابستگی خود به این نوع سوخت را کاهش ندهد، در کمتر از 100 سال آینده جهان کاملاً بدون انواع سنتی انرژی خواهد ماند.

اما شروعی برای توسعه منابع انرژی جایگزین آغاز شده است. به گفته کارشناسان، تا سال 2035 آنها انرژی 25 درصدی را برای سیاره فراهم خواهند کرد. اما این در مقیاس جهانی چیزی نیست.

و این واقعیت را در نظر می گیرد که به احتمال زیاد دیر یا زود، بشریت نیز شروع به ترک انرژی هسته ای خواهد کرد. به عنوان مثال، در نتیجه بلایای نیروگاه هسته ای چرنوبیل و در آن، جهان با ریزش هایی مواجه شد که کل سیاره از آن رنج برد. به همین دلیل است که در بسیاری از کشورهای جهان، بسیاری از سیاستمداران به طور فزاینده ای به نفع کنار گذاشتن نیروگاه های هسته ای صحبت می کنند.

به طور باور نکردنی، آنها از انرژی هسته ای مضرتر هستند. این همان چیزی است که به توسعه منابع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر انگیزه می دهد. چرا وقتی می‌توانید از انرژی طبیعی از منابع تجدیدپذیر مانند خورشید، باد، رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها استفاده کنید، میلیاردها دلار برای آسیب رساندن به کل سیاره هزینه کنید؟

10) نیروی باد

طبیعیه اگر اکسیژن، جو و غیره وجود دارد. یعنی حرکت توده های هوا. و باد تا میلیون ها سال آینده سیاره ما را ترک نخواهد کرد. باد لایه اوزون سیاره را از بین نمی برد. باد صاحب ندارد به هر حال، در طول قرن های گذشته، بشر چیز جدیدی برای استفاده از باد نیامده است. برای قرن ها، مردم از آسیاب های بادی برای تامین انرژی ماشین آلات پردازش غلات استفاده می کردند.

اصل استخراج انرژی از باد یکسان است. علاوه بر این، تا دهه 1980، هیچ کس در جهان تلاش نکرد تا تأسیساتی ایجاد کند که به تولید انرژی در مقیاس صنعتی از باد کمک کند. اما پس از سال 1980، اولین نیروگاه های بادی در ایالات متحده شروع به راه اندازی کردند.

در حال حاضر بیش از 13000 توربین بادی در ایالات متحده وجود دارد که انرژی پاک تولید می کنند. در ایالات متحده آمریکا از توربین های بادی کوچکی استفاده می شود که می تواند تا 100 کیلو وات تولید کند و انرژی لازم را برای خانوار تامین کند.

همچنین در آمریکا، توربین‌های بادی خشکی برای جمع‌آوری انرژی از جریان باد بر روی اقیانوس‌ها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ژنراتورهای بادی در مناطق روستایی رایج هستند که در مزارع قرار می گیرند.

از سال 2016، این بیشترین میزان در ایالات متحده است. حدود 6 سنت در هر 1 کیلووات ساعت. یکی دیگر از مزایای انرژی باد نیاز به استفاده از آب برای تولید برق است که با توجه به کمبود آب طبیعی در مقیاس جهانی حائز اهمیت است.

9) برق آبی

نیروگاه های برق آبی در سراسر جهان بسیار محبوب هستند. قابل ذکر است که در برخی از کشورها نیروگاه های برق آبی 75 درصد انرژی مورد نیاز مردم را تامین می کنند.

به عنوان مثال، سد برق آبی در Itaipu (پاراگوئه) 90 درصد انرژی مورد نیاز کشور را تامین می کند. علاوه بر این، این نیروگاه انرژی برزیل را تامین می کند و 20 درصد برق مورد نیاز کل برزیل را تامین می کند. قدرت توربین های آبی 10 درصد از کل ظرفیت برق آبی در سراسر جهان را تشکیل می دهد.

اولین نیروگاه برق آبی بزرگ در آبشار نیاگارا در مرز ایالات متحده و کانادا در سال 1879 افتتاح شد. این سد تولید انرژی پاک تری را فراهم می کند.

در حال حاضر، هزینه برق آبی کمتر از نصف هزینه انرژی تولید شده از آن است پنل های خورشیدیو سه برابر کمتر از هزینه.

همچنین انرژی آبی نسبت به هنگام سوزاندن زغال سنگ و گاز راندمان بالاتری دارد. به عنوان مثال، راندمان 50 درصد است، زمانی که راندمان یک نیروگاه برق آبی 90 درصد است. علاوه بر این، تقریباً تمام آب مورد استفاده برای کارکرد توربین های الکتریکی به ذخیره سازی بازگردانده می شود.

8) انرژی خورشیدی

جدید نیست. دانشمند سوئیسی هوراس دو سوسور اولین دستگاه را در سال 1767 ساخت که از انرژی حرارتی برای گرم کردن آب برای شستشو و پخت و پز استفاده می کرد. کلارنس کمپ بعدها اولین آبگرمکن خورشیدی را در سال 1891 به ثبت رساند.

با توجه به بحران نفت در دهه 70، جنبشی برای کشف انرژی های جایگزین در جهان آغاز شد.

علیرغم کاهش قیمت نفت در دو دهه آینده، تحقیقات ادامه یافت و در نهایت نتیجه داد. در سال 2014، هزینه انرژی خورشیدی 99 درصد کمتر از سال 1977 بود. این موضوع انرژی خورشیدی را به گزینه ای مناسب تبدیل می کند.

پانل های خورشیدی مدرن دارای قطعات متحرکی نیستند که اغلب ممکن است خراب شوند. آنها همچنین به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند و عمر مفید 20-30 سال دارند. ظرف چند سال هزینه نصب پنل های خورشیدی به نصف کاهش می یابد.

بنابراین در آینده شاهد پنجره هایی با پنل های خورشیدی، دیوارها، جاده ها، اتومبیل ها، هواپیماها، قایق ها، قطارها و بسیاری موارد دیگر خواهیم بود که قادر به دریافت انرژی از خورشید خواهند بود.

7) انرژی زیستی

منبع انرژی است که از موجودات بیولوژیکی به دست می آید. به عنوان مثال، گیاهان به طور مستقیم از طریق فتوسنتز انرژی خورشید را جذب می کنند. حیواناتی که از گیاهان می خورند انرژی را از طریق غذاهایی که از قبل حاوی انرژی خورشید هستند به دست می آورند. این حس طبیعی انتقال انرژی به دانشمندان سیاره زمین این امکان را داده است تا راهی بیابند که در آن انرژی موجود در گیاهان بتواند به نفع بشریت باشد.

انرژی زیست توده آلی یک منبع تجدیدپذیر است که می‌توانیم آن را ذخیره و دوباره استفاده کنیم.

سوخت های زیستی مایع در حال حاضر به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می شود. دو نوع سوخت زیستی وجود دارد: که به سوخت معمولی اضافه می شود.

سوخت های زیستی جامد از محصولات جانبی کشاورزی مانند ساقه ذرت، پوسته برنج و سایر مواد گیاهی سازگار تشکیل می شوند.

سوخت های زیستی زباله های کشاورزی را کاهش می دهد و انرژی پایدار و ایمن را برای وسایل نقلیه، برق و گرما فراهم می کند.

6) انرژی زمین گرمایی

انرژی زمین گرمایی از هسته زمین می آید. دانشمندان دمای هسته را بیش از 5000 درجه سانتیگراد تخمین می زنند. لایه های سنگی زمین گرما را هدایت می کنند که در نهایت به سطح سیاره می رسد. این انرژی زمین گرمایی برای مدت بسیار بسیار طولانی به سطح زمین ادامه خواهد داد. حتی زمانی که هیچ سوخت فسیلی روی کره زمین باقی نمانده باشد، انرژی به جریان خود ادامه خواهد داد.

در ایسلند، GeoPP ها در حال حاضر 25 درصد از مصرف انرژی کشور را تشکیل می دهند. برای تولید برق در عمق بیش از 1.5 کیلومتری، تجهیزات ویژه بخار را بالا می برد و آب گرم، آنها را به سمت توربین ها هدایت می کند که انرژی تولید می کنند.

5) انرژی جزر و مد

توربین های جزر و مدی از نیروی قطبی قدرتمند جزر و مد برای تولید برق استفاده می کنند. تنها عیب این نوع انرژی عدم توانایی در پیش بینی قدرت انرژی جزر و مدی است. اما انرژی خورشیدی و باد به شرایط آب و هوایی و زمان سال نیز بستگی دارد. به این معنا که نه نیروی جزر و مد و نه انرژی خورشیدی یا باد نمی توانند به مهندسان قدرت اجازه دهند که از قبل به دقت تعیین کنند که این یا آن تجهیزات می توانند چقدر انرژی تولید کنند. دوره مشخص، دوره معینزمان. درست است، در سال های اخیر، تجهیزاتی ظاهر شده است که قادر به جمع آوری انرژی از جریان های ساحلی و زیر آب هستند، که می توان آن را پیش بینی کرد و بر این اساس، انرژی دریافتی از قبل را می توان محاسبه کرد.

4) انرژی امواج

انرژی آبی اقیانوس به انرژی جزر و مد و جریان های زیر آب محدود نمی شود. به عنوان مثال، همانطور که هر موج سواری می تواند به شما بگوید، انرژی امواج چیزی باورنکردنی است. و امواج واقعا بزرگ می توانند انرژی خوبی تولید کنند. امواج زمانی تشکیل می شوند که باد درست بالای سطح آب می وزد.

برای جمع‌آوری انرژی موج، از دستگاه‌های شناور استفاده می‌شود که الکتریسیته را از طریق کابل‌های الکتریکی به ساحل یا تأسیسات ذخیره‌سازی انرژی ویژه‌ای که رانش می‌شوند، منتقل می‌کنند.

در سال 2008، پرتغال اولین مزرعه انرژی فراساحلی جهان (ذخیره انرژی شناور) را که در پنج کیلومتری خط ساحلی قرار دارد، آزمایش کرد.

3) انرژی هیدروژن

انرژی هیدروژن انرژی بیشتری نسبت به انرژی ارائه می دهد وسايل نقليهبنزین و گازوئیل. بله، هیدروژن به صورت شیمیایی از سوخت های فسیلی استخراج می شود. اما گازها را آزاد نمی کند و ازن را از بین نمی برد. با فناوری های خاصی، هیدروژن منبع پاک احتراق سوخت است.

در حال حاضر، نیروگاه های هیدروژنی برای بهره برداری از تمام توان هیدروژن، از مواد شیمیایی کمکی مانند زغال سنگ، گاز طبیعی و سایر کربن های فسیلی برای تامین انرژی توربین مورد نیاز برای تولید انرژی پاک استفاده می کنند. اما توربین هیدروژنی به زودی به جای سوخت های فسیلی از انرژی خورشیدی استفاده می کند و نیاز به سوزاندن سوخت کثیف را از بین می برد.

2) سایت های ترکیبی انرژی خورشیدی، باد و سوخت زیستی

خورشید، باد و انرژی زیستی در یک مکان. به گفته دانشمندان، این امر جمع آوری انرژی را به حداکثر می رساند. این امر مستلزم مناطق وسیعی برای قرار دادن تجهیزاتی است که قادر به جمع آوری انرژی باد، خورشید و زیست انرژی در یک سایت هستند.

ترکیب این منابع تجدیدپذیر میزان تولید انرژی جایگزین را افزایش می دهد و همچنین امکان استفاده از ترکیبات مختلف منابع انرژی جایگزین را فراهم می کند. به عنوان مثال، تولید انرژی بادی و خورشیدی در آب و هوای بد محدود است. اما با استفاده ترکیبی از چندین نوع انرژی، به شما این امکان را می دهد که بدون توجه به آب و هوا و غیره برق را در شبانه روز تولید کنید.

1) انرژی جنبشی

همه افراد از طریق حرکت انرژی تولید می کنند. به عنوان مثال، اگر دوچرخه سواری کنید، انرژی جنبشی به دست می آورید. حجم زیادی از مواد استفاده نشده در جهان وجود دارد انرژی جنبشی. شاید روزی در آینده، همه شهرهای بزرگ در سراسر جهان دارای سنگفرش و سایر سطوح عابر پیاده مجهز به تجهیزاتی باشند که می توانند انرژی جنبشی ما را هنگام راه رفتن یا دویدن جذب کنند.

به عنوان مثال، سنگ فرش های مشابه قبلا ایجاد شده است. و آزمایش نشان داد که اگر چنین کاشی هایی را در یک خیابان شلوغ یا در مترو قرار دهید، در طول روز می توانید انرژی لازم برای تامین انرژی یک مرکز خرید کوچک را به مدت 12 ساعت جمع آوری کنید.

برای حل مشکل سوخت‌های فسیلی محدود، محققان در سراسر جهان در تلاش هستند تا منابع انرژی جایگزین را ایجاد و تجاری‌سازی کنند. و ما فقط در مورد توربین های بادی و پنل های خورشیدی معروف صحبت نمی کنیم. گاز و نفت ممکن است با انرژی جلبک ها، آتشفشان ها و قدم های انسان جایگزین شود. بازیافت ده مورد از جالب ترین و سازگارترین منابع انرژی آینده را انتخاب کرده است.

ژول از گردان

روزانه هزاران نفر از گردان های ورودی ایستگاه های راه آهن عبور می کنند. چندین مرکز تحقیقاتی در سراسر جهان به یکباره ایده استفاده از جریان مردم به عنوان یک تولید کننده انرژی نوآورانه را مطرح کردند. شرکت ژاپنی شرکت راه‌آهن شرق ژاپن تصمیم گرفت تا تمامی چرخ‌گردان‌های ایستگاه‌های راه‌آهن را به ژنراتور مجهز کند. این نصب در یک ایستگاه قطار در منطقه شیبویا توکیو کار می کند: عناصر پیزوالکتریک در کف زیر گردان ها تعبیه شده است که از فشار و ارتعاشاتی که هنگام پا گذاشتن افراد روی آنها دریافت می کنند، الکتریسیته تولید می کنند.

یکی دیگر از فن‌آوری‌های «گردن‌گردان انرژی» در حال حاضر در چین و هلند استفاده می‌شود. در این کشورها، مهندسان تصمیم گرفتند که از اثر فشار دادن عناصر پیزوالکتریک استفاده نکنند، بلکه از اثر فشار دادن دستگیره‌های گردان یا درهای گردان استفاده کنند. مفهوم شرکت هلندی Boon Edam شامل جایگزینی درهای استاندارد در ورودی است مراکز خرید(که معمولاً روی یک سیستم فتوسل کار می کنند و خودشان شروع به چرخیدن می کنند) روی درها که بازدید کننده باید آنها را فشار داده و در نتیجه برق تولید کند.

چنین درهای ژنراتور قبلاً در مرکز هلندی Natuurcafe La Port ظاهر شده اند. هر یک از آنها حدود 4600 کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می کنند که در نگاه اول ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما به عنوان نمونه خوبی از فناوری جایگزین برای تولید برق است.

جلبک خانه ها را گرم می کند

جلبک ها نسبتاً اخیراً به عنوان یک منبع انرژی جایگزین در نظر گرفته می شوند ، اما به گفته کارشناسان ، این فناوری بسیار امیدوار کننده است. همین بس که از 1 هکتار سطح آبی که جلبک ها اشغال می کنند، سالانه 150 هزار متر مکعب بیوگاز به دست می آید. این تقریباً برابر با حجم گاز تولید شده توسط یک چاه کوچک است و برای زندگی یک روستای کوچک کافی است.

جلبک های سبز به راحتی نگهداری می شوند، به سرعت رشد می کنند و در بسیاری از گونه های مصرف کننده انرژی وجود دارند نور خورشیدبرای انجام فتوسنتز تمام زیست توده ها، چه قندها و چه چربی ها، می توانند به سوخت های زیستی تبدیل شوند که معمولاً بیواتانول و بیودیزل هستند. جلبک یک سوخت زیست محیطی ایده آل است زیرا در آن رشد می کند محیط آبیو نیازی به منابع زمینی ندارند، بهره وری بالایی دارند و به محیط زیست آسیب نمی رسانند.

اقتصاددانان تخمین می زنند که تا سال 2018، گردش مالی جهانی حاصل از پردازش زیست توده ریز جلبک های دریایی می تواند به حدود 100 میلیارد دلار برسد. در حال حاضر پروژه های تکمیل شده با استفاده از سوخت "جلبک" وجود دارد - به عنوان مثال، یک ساختمان 15 آپارتمانی در هامبورگ، آلمان. نماهای خانه با 129 آکواریوم جلبکی پوشانده شده است که به عنوان تنها منبع انرژی برای گرمایش و تهویه مطبوع ساختمان به نام خانه هوشمند Bio Intelligent Quotient (BIQ) عمل می کند.

سرعت‌گیرها خیابان‌ها را روشن می‌کنند

مفهوم تولید برق با استفاده از به اصطلاح "سرعت گیر" ابتدا در انگلستان و سپس در بحرین اجرا شد و به زودی این فناوری به روسیه خواهد رسید.همه چیز از زمانی شروع شد که مخترع بریتانیایی پیتر هیوز، رمپ جاده ای الکترو جنبشی را برای آن ایجاد کرد بزرگراه ها. سطح شیب دار از دو صفحه فلزی تشکیل شده است که کمی بالاتر از جاده قرار دارند. در زیر صفحات یک ژنراتور الکتریکی وجود دارد که هر زمان که خودرو از سطح شیب دار عبور کند، جریان تولید می کند.

بسته به وزن خودرو، رمپ می تواند بین 5 تا 50 کیلووات در مدت زمانی که خودرو از سطح شیب دار عبور می کند، تولید کند. چنین رمپ‌هایی مانند باتری عمل می‌کنند و می‌توانند برق چراغ‌های راهنمایی و علائم جاده‌ای را تامین کنند. در بریتانیا، این فناوری در حال حاضر در چندین شهر کار می کند. این روش شروع به گسترش به کشورهای دیگر کرد - به عنوان مثال، به بحرین کوچک.

شگفت انگیزترین چیز این است که چیزی مشابه در روسیه دیده می شود. دانشجویی از Tyumen، آلبرت برند، راه حل مشابهی را برای روشنایی خیابان در انجمن VUZPromExpo ارائه کرد. بر اساس محاسبات سازنده، روزانه بین 1000 تا 1500 خودرو بر روی سرعت گیرها در شهر او رانندگی می کنند. برای یک بار "برخورد" یک خودرو بر روی "سرعت گیر" مجهز به ژنراتور الکتریکی، حدود 20 وات برق تولید می شود که به محیط زیست آسیب نمی رساند.

فراتر از فوتبال

توپ سوکت که توسط گروهی از فارغ التحصیلان دانشگاه هاروارد که شرکت Uncharted Play را تاسیس کردند، ساخته شده است و می تواند در نیم ساعت بازی فوتبال، الکتریسیته کافی برای تامین انرژی یک لامپ LED برای چندین ساعت تولید کند. سوکت یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای منابع انرژی ناایمن است که اغلب توسط ساکنان کشورهای توسعه نیافته استفاده می شود.

اصل ذخیره انرژی توپ سوکت بسیار ساده است: انرژی جنبشی تولید شده با ضربه زدن به توپ به یک مکانیسم آونگ مانند کوچک منتقل می شود که یک ژنراتور را به حرکت در می آورد. ژنراتور برق تولید می کند که در باتری ذخیره می شود. انرژی ذخیره شده را می توان برای تامین انرژی هر وسیله الکتریکی کوچک استفاده کرد - به عنوان مثال، یک چراغ رومیزی با LED.

سوکت دارای توان خروجی شش وات است. توپ مولد انرژی قبلاً از جامعه جهانی به رسمیت شناخته شده است: جوایز متعددی دریافت کرده است، توسط ابتکار جهانی کلینتون بسیار مورد تحسین قرار گرفته است و همچنین در کنفرانس معروف TED مورد تمجید قرار گرفته است.

انرژی پنهان آتشفشان ها

یکی از پیشرفت‌های اصلی در توسعه انرژی آتشفشانی متعلق به محققان آمریکایی از شرکت‌های آغازگر AltaRock Energy و Davenport Newberry Holdings است. "موضوع آزمایش" یک آتشفشان خاموش در اورگان بود. آب شوربه اعماق سنگ‌ها پمپ می‌شود که دمای آن‌ها به دلیل فروپاشی عناصر رادیواکتیو موجود در پوسته سیاره و داغ‌ترین گوشته زمین بسیار بالا است. هنگامی که گرم می شود، آب به بخار تبدیل می شود که به توربین منتقل می شود که برق تولید می کند.

بر این لحظهتنها دو نیروگاه کوچک فعال از این نوع وجود دارد - در فرانسه و آلمان. اگر فناوری آمریکایی کار کند، آنگاه، طبق نظر سازمان زمین شناسی ایالات متحده، انرژی زمین گرمایی پتانسیل تامین 50 درصد برق مورد نیاز کشور را دارد (امروزه سهم آن تنها 0.3 درصد است).

روش دیگری برای استفاده از آتشفشان ها برای انرژی در سال 2009 توسط محققان ایسلندی پیشنهاد شد. در نزدیکی اعماق آتشفشانی، آنها یک مخزن زیرزمینی آب با غیرعادی کشف کردند. درجه حرارت بالا. آب فوق داغ جایی در مرز بین مایع و گاز قرار دارد و فقط در دما و فشار خاصی وجود دارد.

دانشمندان توانستند چیزی مشابه را در آزمایشگاه تولید کنند، اما معلوم شد که چنین آبی در طبیعت نیز یافت می شود - در روده های زمین. اعتقاد بر این است که ده برابر بیشتر انرژی از آب در "دمای بحرانی" نسبت به آبی که به روش کلاسیک به جوش می آید، استخراج می شود.

انرژی حاصل از گرمای انسان

اصل ژنراتورهای ترموالکتریک که بر اساس اختلاف دما کار می کنند برای مدت طولانی شناخته شده است. اما تنها چند سال پیش فناوری شروع به استفاده از گرما به عنوان منبع انرژی کرد بدن انسان. تیمی از محققان موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST) یک ژنراتور ساخته اند که در یک صفحه شیشه ای انعطاف پذیر ساخته شده است.

تی کدام ابزار به دستبندهای تناسب اندام اجازه می دهد تا از گرما شارژ شوند؟ دست انسان- به عنوان مثال، هنگام دویدن، زمانی که بدن بسیار گرم می شود و با دمای محیط در تضاد است. ژنراتور کره ای با ابعاد 10 در 10 سانتی متر می تواند حدود 40 میلی وات انرژی در دمای پوست 31 درجه سانتی گراد تولید کند.

یک فناوری مشابه توسط آن ماکوسینسکی جوان، که چراغ قوه ای اختراع کرد که از تفاوت دمای هوا و بدن انسان شارژ می شود، پایه گذاری شد. این اثر با استفاده از چهار عنصر Peltier توضیح داده می شود: ویژگی آنها توانایی تولید الکتریسیته در هنگام گرم شدن از یک طرف و سرد شدن از طرف دیگر است.

در نتیجه، چراغ قوه آن نور کاملاً روشن تولید می کند، اما نیازی به باتری های قابل شارژ ندارد. برای کارکرد آن فقط پنج درجه اختلاف دما بین درجه حرارت کف دست فرد و دمای اتاق لازم است.

مراحل سنگفرش هوشمند

هر نقطه در یکی از خیابان های شلوغ روزانه 50000 گام برداشته می شود. ایده استفاده از ترافیک پیاده‌روی برای تبدیل مفید گام‌ها به انرژی در محصولی که توسط Lawrence Kemball-Cook، مدیر Pavegen Systems در بریتانیا توسعه داده شد، اجرا شد. یک مهندس تخته‌های سنگفرشی ساخته است که از انرژی جنبشی عابران پیاده برق تولید می‌کنند.

دستگاه موجود در کاشی نوآورانه از یک ماده منعطف و ضد آب ساخته شده است که با فشار دادن حدود پنج میلی متر خم می شود. این به نوبه خود انرژی ایجاد می کند که مکانیسم آن را به الکتریسیته تبدیل می کند. وات انباشته شده یا در یک باتری لیتیوم پلیمری ذخیره می شود یا مستقیماً برای روشن کردن ایستگاه های اتوبوس، ویترین فروشگاه ها و علائم استفاده می شود.

خود کاشی Pavegen کاملاً دوستدار محیط زیست است: بدنه آن از ساخته شده است از فولاد ضد زنگپلیمر بازیافتی درجه ویژه و کم کربن. سطح بالایی از لاستیک های مستعمل ساخته شده است که باعث می شود کاشی ها بادوام و در برابر سایش بسیار مقاوم باشند.

در بازی‌های المپیک تابستانی ۲۰۱۲ لندن، کاشی‌هایی در بسیاری از خیابان‌های توریستی نصب شد. آنها در عرض دو هفته توانستند 20 میلیون ژول انرژی به دست آورند. این برای روشنایی خیابان در پایتخت بریتانیا بیش از اندازه کافی بود.

گوشی های هوشمند شارژ دوچرخه

برای شارژ مجدد دستگاه پخش، تلفن یا تبلت خود، نیازی به داشتن پریز برق ندارید. گاهی اوقات تنها کاری که باید انجام دهید این است که پدال ها را بچرخانید. به این ترتیب، شرکت آمریکایی Cycle Atom دستگاهی را عرضه کرده است که به شما امکان می دهد در حین دوچرخه سواری یک باتری خارجی را شارژ کنید و متعاقباً دستگاه های تلفن همراه را شارژ کنید.

این محصول که Siva Cycle Atom نام دارد، یک ژنراتور دوچرخه سبک وزن با باتری لیتیومی است که برای تامین انرژی تقریباً هر دستگاه موبایلی که دارای پورت USB است طراحی شده است. این مینی ژنراتور را می توان در عرض چند دقیقه بر روی اکثر قاب های دوچرخه معمولی نصب کرد. خود باتری را می توان به راحتی برای شارژ مجدد گجت ها جدا کرد. کاربر به ورزش و پدال می رود - و پس از چند ساعت تلفن هوشمند او قبلاً 100 سنت شارژ می شود.

نوکیا نیز به نوبه خود ابزاری را به عموم مردم ارائه کرد که به دوچرخه متصل می شود و به شما امکان می دهد پدال زدن را به راهی برای تولید انرژی دوستدار محیط زیست تبدیل کنید. کیت شارژر دوچرخه نوکیا دارای یک دینام است، یک ژنراتور الکتریکی کوچک که از انرژی حاصل از چرخش چرخ‌های دوچرخه برای شارژ تلفن از طریق جک استاندارد 2 میلی‌متری که در اکثر گوشی‌های نوکیا وجود دارد، استفاده می‌کند.

مزایای فاضلاب

هر شهر بزرگ روزانه مقادیر عظیمی از فاضلاب را در آب های آزاد تخلیه می کند و اکوسیستم را آلوده می کند. به نظر می رسد که آب مسموم شده توسط فاضلاب دیگر نمی تواند برای کسی مفید باشد، اما اینطور نیست - دانشمندان راهی برای ایجاد سلول های سوختی بر اساس آن کشف کرده اند.

یکی از پیشگامان این ایده، استاد دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا بروس لوگان بود. درک مفهوم کلی برای افراد غیر متخصص بسیار دشوار است و بر دو پایه ساخته شده است - استفاده از سلول های سوختی باکتریایی و نصب به اصطلاح الکترودیالیز معکوس. باکتری ها مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسید می کنند و در این فرآیند الکترون تولید می کنند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند.

تقریباً از هر نوع مواد زائد آلی می توان برای تولید برق استفاده کرد - نه فقط فاضلاب، بلکه فضولات حیوانات و همچنین محصولات جانبی از شراب، آبجوسازی و صنایع لبنی. در مورد الکترودیالیز معکوس، ژنراتورهای الکتریکی در اینجا کار می کنند که توسط غشاء به سلول ها تقسیم می شوند و انرژی را از اختلاف شوری دو جریان مایع مخلوط می گیرند.

انرژی "کاغذ".

شرکت ژاپنی سازنده لوازم الکترونیکی سونی در نمایشگاه محصولات سبز توکیو یک ژنراتور زیستی با قابلیت تولید برق از کاغذ ریز خرد شده تولید و ارائه کرده است. ماهیت فرآیند به شرح زیر است: برای جداسازی سلولز (این یک زنجیره طولانی از قند گلوکز است که در گیاهان سبز یافت می شود)، مقوا راه راه مورد نیاز است.

این زنجیره با کمک آنزیم ها شکسته می شود و گلوکز حاصل توسط گروه دیگری از آنزیم ها پردازش می شود و به کمک آن یون های هیدروژن و الکترون های آزاد آزاد می شوند. الکترون ها از طریق یک مدار خارجی برای تولید برق فرستاده می شوند. فرض بر این است که چنین نصبی، هنگام پردازش یک ورق کاغذ با ابعاد 210 در 297 میلی متر، می تواند حدود 18 وات در ساعت (تقریباً همان مقدار انرژی تولید شده توسط 6 باتری AA) تولید کند.

این روش سازگار با محیط زیست است: یک مزیت مهم چنین "باتری" عدم وجود فلزات و ترکیبات شیمیایی مضر است. اگرچه در حال حاضر این فناوری هنوز تا تجاری سازی فاصله دارد: الکتریسیته تولید شده بسیار کم است - فقط برای تأمین انرژی ابزارهای کوچک قابل حمل کافی است.

تا همین اواخر، منابع اصلی انرژی نفت، گاز، زغال سنگ، آب و چوب بود. با این حال، منابع طبیعی به سرعت در حال کاهش است، قیمت آنها در حال افزایش است، و انتشار گازهای گلخانه ای از پردازش آنها تاثیر منفی بر محیط زیست دارد. به همین دلایل، بسیاری از کشورها به سمت معرفی و توسعه راه‌حل‌های انرژی نوآورانه که جایگزین سوخت‌های سنتی می‌شوند، تمایل دارند. در این مقاله به بررسی منابع انرژی جایگزین، انواع، کارایی و چشم انداز استفاده از آنها خواهیم پرداخت.

در مقاله بخوانید

منابع انرژی جایگزین - چه هستند؟

منبع انرژی جایگزین (AES) یک منبع تجدید پذیر سازگار با محیط زیست است که در صورت تبدیل، گرما یا برق مورد استفاده برای نیازهای روزمره انسان تولید می کند. این منابع شامل همه می شود گونه های موجودمخازن طبیعی، خورشید، باد، گرمای روده های زمین، سوخت بیولوژیکی و همچنین مواد قابل بازیافت فرآوری شده. منابع جایگزینانرژی، بر خلاف انواع سنتی، می تواند به تعداد نامحدود بارها تجدید شود، آنها کارآمدتر، ارزان تر و سازگار با محیط زیست هستند.

یادداشت بردار:

انواع منابع انرژی جایگزین

بسته به منبع تجدید پذیر، منابع انرژی مدرن به چندین نوع تقسیم می شوند که روش های تبدیل آن و انواع تاسیسات طراحی شده برای این کار را تعیین می کند. اجازه دهید به طور خلاصه منابع انرژی جایگزین و ویژگی های آنها را بررسی کنیم.

استفاده از منابع انرژی جایگزین - خورشید و باد

تبدیل انرژی خورشیدی با استفاده از دستگاه های خاص به شما امکان می دهد گرما و برق را برای استفاده بیشتر بدست آورید. انرژی الکتریکی به لطف تولید می شود فرآیندهای فیزیکی، که در نیمه هادی های سیلیکونی پانل های خورشیدی تحت تأثیر رخ می دهد اشعه های خورشیدو حرارتی – به خواص گازها و مایعات.

استفاده از باد به عنوان منبع انرژی جایگزین بر اساس تبدیل نیروی جریان هوا به الکتریسیته با استفاده از مجموعه ژنراتورهای ویژه است. مولدهای بادی دارای طرح ها و ابعاد متفاوتی هستند و همچنین از نظر موقعیت مکانی متفاوت هستند. باد پره ها را به حرکت در می آورد که به نوبه خود ژنراتوری را می چرخاند که برق تولید می کند.

آب و گرمای زمین در خدمت انسان

انسان مدتها پیش یاد گرفته است که از نیروی آب برای تولید برق استفاده کند. پیش از این، نیروگاه های برق آبی برای این منظور ساخته شده بود که رودخانه ها را مسدود می کرد. با توسعه فناوری، طراحی نیروگاه های برق آبی تغییر کرده است و اکنون می توان برق را نه تنها از نیروی جریان رودخانه، بلکه از جزر و مد دریاها و اقیانوس ها (ایستگاه های جزر و مد) به دست آورد. آب روی پره‌های توربین‌هایی می‌افتد که یک ژنراتور را می‌چرخانند، که برق تولید می‌کند که به مصرف‌کننده می‌رود.

ذخایر عظیم گرما در اعماق زمین ما پنهان شده است که جایگزینی منابع انرژی گران قیمت و "کثیف" را ممکن می کند. این جهت انرژی زمین گرمایی نامیده می شود که از چهار نوع اصلی منبع گرمایی استفاده می کند:

• گرمای سطح زمین؛
• انرژی بخار و آب گرم واقع در نزدیکی سطح زمین؛
• گرما در اعماق روده های سیاره متمرکز شده است.
• انرژی ماگما و گرمای انباشته شده در زیر آتشفشان ها.

داخل زمین برای گرم کردن خانه ها و تولید برق استفاده می شود. ذخایر آن 35 میلیارد برابر بیشتر از تقاضای انرژی سالانه در سراسر جهان است. اولین نیروگاه زمین گرمایی با ظرفیت 7.5 مگاوات در ایتالیا در سال 1916 راه اندازی شد. در حال حاضر، هزینه برق تولید شده توسط نیروگاه های حرارتی تقریباً برابر با برق تولید شده توسط نیروگاه های حرارتی زغال سنگ است.

نیروگاه زمین گرمایی Hellisheydi در ایسلند یک منبع جایگزین خوب برای پروژه برق است

سوخت های زیستی - جایگزینی برای بنزین

سوخت زیستی یک منبع جایگزین انرژی است که از فرآوری مواد خام یا ضایعات آلی به دست می آید. این نوع سوخت می تواند در حالت جامد، مایع یا گاز باشد. چوب، بریکت ها و گلوله های حاصل از ضایعات چوب یا محصولات کشاورزی (پوسته آفتابگردان و گندم سیاه، پوسته آجیل و غیره) به عنوان سوخت زیستی جامد استفاده می شود. این سوخت برای تولید انرژی حرارتی و الکتریکی در نیروگاه های حرارتی استفاده می شود.

سوخت زیستی مایع از پردازش توده گیاهی برخی از محصولات کشاورزی و ضایعات آنها (کاه) به دست می آید و عمدتاً به عنوان سوخت خودروها استفاده می شود. این نوع سوخت زیست محیطی شامل:

• بیواتانول؛
• بیومتانول؛
• بیوبوتانول؛
• بیودیزل؛
• دی متیل اتر.

اکو سوخت های گازی می توانند باشند سه نوع: بیوگاز، بیوهیدروژن و متان. از طریق تخمیر توده بیولوژیکی به دست می آید. مواد اولیه در معرض باکتری های خاصی قرار می گیرد که زیست توده را تجزیه می کنند و در نتیجه گاز تولید می شود.

توسعه منابع انرژی جایگزین

به گفته وزارت انرژی فدراسیون روسیه، سهم استفاده از منابع انرژی جایگزین در روسیه تنها 1٪ است. برای افزایش برنامه ریزی شده است این شاخصتا سال 2020 به 4.5٪، با جذب نه تنها بودجه از دولت فدراسیون روسیه، بلکه کارآفرینان خصوصی. توسعه انرژی های جایگزین پتانسیل زیادی دارد:

• به دلیل جمعیت کم سواحل دریا و اقیانوس کامچاتکا، چوکوتکا، ساخالین و سایر مناطق، توسعه انرژی باد و جزر و مد امکان پذیر است.
• توسعه انرژی خورشیدی به ویژه در استاوروپل و منطقه کراسنودار، در قفقاز شمالی، خاور دور و غیره.

متأسفانه انرژی جایگزین برای صنعت روسیه در اولویت نیست. مشکل اصلی تامین مالی چنین پروژه هایی است. گاهی اوقات استخراج زغال سنگ و نفت ارزان تر از ساخت نیروگاه های بادی و خورشیدی است.

منابع انرژی جایگزین برای یک خانه خصوصی

صاحبان خانه های خصوصی، به لطف استفاده از منابع انرژی جایگزین، می توانند هزینه قبوض آب و برق را به میزان قابل توجهی کاهش دهند یا خدمات تامین کنندگان گاز، برق و گرما را به طور کامل کنار بگذارند. همچنین این امکان وجود دارد که نه تنها انرژی مزرعه خود را مستقل کنید، بلکه مازاد آن را نیز بفروشید. دولت به شدت توسعه و استفاده از منابع انرژی جایگزین توسط شهروندان عادی را تشویق می کند. برای تولید گرما و برق با استفاده از منابع انرژی غیر سنتی، می توانید از تجهیزات کارخانه استفاده کنید یا خودتان آن را بسازید. بنابراین، انرژی جایگزین اجازه می دهد:

• تبدیل انرژی خورشیدی به برق یا گرما برای تامین آب گرم و گرمایش با دمای پایین.
• با کمک ژنراتورهای ویژه، برق را با استفاده از نیروی باد بدست آورید.
• با استفاده از پمپ های مخصوص، گرما را از زمین، آب و هوا گرفته و خانه ها را گرم می کند و از طریق مولدهای حرارتی برق تولید می کند.
• تهیه گاز از ضایعات کشاورزی، مواد بیولوژیکی و مواد زائد حیوانات اهلی و پرندگان.

بیشترین بهره وری با استفاده از چندین نوع منبع انرژی جایگزین به دست می آید.

انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی جایگزین

استفاده از انرژی خورشیدی امکان دستیابی به برق و آب گرم برای گرمایش و آب گرم را با استفاده از پنل ها و کلکتورهای نیمه هادی خورشیدی فراهم می کند. هنگامی که عناصر سیلیکونی در معرض نور قرار می گیرند، حرکت جهتی الکترون ها (جریان الکتریکی) رخ می دهد. با اتصال پنل های کافی، می توانید برق کافی برای رفع نیازهای یک خانه دریافت کنید. به عنوان مثال، یک باتری خورشیدی با مساحت 1.4 متر مربع در نور خوب، 24 ولت با قدرت حدود 270 وات تولید می کند. از آنجایی که خورشید همیشه و با قدرت های مختلف نمی تابد، امکان اتصال وجود ندارد لوازم خانگیبه طور مستقیم به پانل های تبدیل. برای استفاده از برق پانل های خورشیدی، به یک سیستم کامل نیاز دارید که شامل موارد زیر باشد:

• باتری(باتری) برای ذخیره برق اضافی (مورد استفاده در تاریکی و آب و هوای نامساعد)؛
• کنترل کننده(اختیاری، اما توصیه می شود) برای نظارت بر سطح شارژ باتری به منظور جلوگیری از تخلیه کامل یا شارژ بیش از حد، و همچنین برای بهینه سازی عملکرد پانل های خورشیدی طراحی شده است.
• معکوس کننده، که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند و به شما امکان می دهد ولتاژ 220-230 ولت را بدست آورید.

به منظور ایجاد یک خانه یا کلبه کاملا مستقل از منبع تغذیه متمرکز، لازم است نصب شود تعداد زیادی ازباتری و چندین باتری. این البته ارزان نیست، اما در نهایت در مدت زمان نسبتاً کوتاهی هزینه خود را کاملاً پرداخت می کند. مجموعه ای از پانل ها برای تولید 1500 وات در روز، که برای تامین برق یک خانه تابستانی یا برخی از لوازم الکتریکی در خانه کافی است، حدود 1000 دلار هزینه دارد، برای تولید 4 کیلو وات - حدود 2200 دلار، و 9 کیلو وات - 6200 دلار هزینه دارد. می توانید یک نصب کوچک بخرید و متعاقباً آن را با پنل های خورشیدی جدید تکمیل کنید و به توان مورد نیاز دست یابید.

منابع جایگزین برق برای یک خانه خصوصی - پانل های خورشیدی

بنابراین، قبلاً دیده‌ایم که می‌توان از انرژی خورشیدی برای تولید برق (پانل‌های نیمه‌رسانا) و گرما برای گرمایش و تامین آب گرم (کلکتورها) استفاده کرد. بیایید ببینیم پنل های خورشیدی چیست. یک باتری خورشیدی از تعداد معینی فتوسل سیلیکونی (مدل های خانگی) تشکیل شده است. چنین پانل هایی دارای راندمان 20-24٪ و هزینه نسبتا پایین هستند. فتوسل ها به یکدیگر متصل می شوند و کنتاکت های آنها به پایانه هایی که روی بدنه بسته هر باتری قرار دارند متصل می شوند. بدنه از آلومینیوم آنودایز شده و پنل جلویی از شیشه بادوام ساخته شده است. کیفیت بالاو با یک ترکیب ضد انعکاس پوشیده شده است.

مقاله مرتبط:

چیست، اصول کار و انواع پنل های خورشیدی برای یک خانه خصوصی، هزینه کیت، بررسی ها، مشخصات فنی، توصیه های متخصصان - در نشریه بخوانید.

کلکتورهای خورشیدی جایگزین مناسبی برای آبگرمکن های سنتی هستند

کلکتورهای حرارتی خورشیدی به شما این امکان را می دهند که 600-800 وات در ساعت از یک جمع آوری کنید متر مربعو انرژی کافی برای گرمایش و تامین آب گرم خانه را تامین کند. از نظر ساختاری، کلکتورها به گروه های اصلی زیر تقسیم می شوند:

• خلاء. سازه های مسطح یا چند لوله ای با گردش طبیعی یا اجباری مایع خنک کننده در سیستم. اینها عمدتاً کلکتورهای ثابت هستند که برای استفاده فصلی در نظر گرفته شده اند.
• سیستم های خورشیدی هواکه ساده ترین و ساده ترین هستند. گرما از سطح گرم شده کلکتور با جریان هوا حذف می شود.
• در گزینه سوم می توان از گرمای حاصل از کلکتورهای خورشیدی برای تبدیل آن به برق استفاده کرد.

گزینه دوم به دلیل پیچیدگی تعمیر و نگهداری و هزینه بالای تجهیزات در بین مصرف کنندگان عادی محبوبیت خاصی ندارد.

پمپ های حرارتی برای سیستم های گرمایش خانه های خصوصی

در حال حاضر عمدتاً برای گرمایش منازل و تامین آب گرم آنها استفاده می شود. انواع مختلفدیگهای بخار - سوخت جامد، دیزل، گاز و برق. اخیراً روش دیگری برای گرم کردن مایعات با استفاده از پمپ حرارتی ظاهر شده است ، اما تاکنون به اندازه کافی دریافت نشده است. کاربرد گسترده. مایع خنک کننده که در امتداد یک روگذر قرار گرفته در زمین در عمق مشخصی حرکت می کند، چندین درجه گرم می شود و وارد اواپراتور می شود. در مرحله بعد، مایع گرم شده گرما را به مبرد می دهد، که وقتی دمای پایینتبدیل به بخار شده و وارد کمپرسور می شود. در کمپرسور فشرده می شود که منجر به افزایش فشار و در نتیجه افزایش دما می شود.

مبرد فشرده شده گرم شده به سمت کندانسور حرکت می کند و در آنجا گرما را به خنک کننده دیگری (هوا، آب یا ضد یخ) منتقل می کند. در نتیجه این فرآیند، مبرد سرد شده و به حالت مایع بر می گردد. پس از این، مایع وارد اواپراتور می شود و کل چرخه تکرار می شود.

اصل عملکرد پمپ حرارتی

مقاله