Năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng thay thế: các loại và tính năng của hệ thống năng lượng mặt trời

Lịch sử phát triển của năng lượng mặt trời

Họ đã cố gắng "chế ngự" mặt trời trở lại vào thời của Archimedes. Cho đến ngày nay, truyền thuyết về việc đốt cháy những con tàu với sự trợ giúp của một chiếc gương khổng lồ vẫn còn tồn tại - cư dân của Syracuse hướng một chùm tia tập trung vào hạm đội của kẻ thù.

Trong lịch sử phát triển của năng lượng mặt trời, có những sự thật về việc sử dụng năng lượng mặt trời:

• để sưởi ấm cung điện bằng đá;
• sự bay hơi của nước biển để tạo ra muối.

Máy nước nóng được cải tiến khi Lavoisier sử dụng thấu kính để tập trung tia hồng ngoại. Đây là cách sắt được nấu chảy. Sau đó, người Pháp bắt đầu sử dụng nước được đun nóng đến trạng thái hơi nước để truyền động cơ học cho thiết bị in. Các nhà khoa học bắt đầu nói về triển vọng của năng lượng mặt trời sau khi tạo ra chất bán dẫn. Trên cơ sở của chúng, các tế bào quang điện đầu tiên đã được tạo ra.

Phát triển các nguồn phi truyền thống

Các nguồn năng lượng phi truyền thống bao gồm:

• năng lượng của mặt trời;
• năng lượng gió;
• địa nhiệt;
• năng lượng của thủy triều và sóng biển;
• sinh khối;
• thế năng thấp của môi trường.

Sự phát triển của chúng dường như có thể do sự phân bố phổ biến của hầu hết các loài; người ta cũng có thể ghi nhận sự thân thiện với môi trường của chúng và không có chi phí vận hành cho thành phần nhiên liệu.

Tuy nhiên, có một số phẩm chất tiêu cực ngăn cản việc sử dụng chúng ở quy mô công nghiệp. Đây là mật độ thông lượng thấp, buộc phải sử dụng các cài đặt "chặn" trên một khu vực rộng lớn, cũng như có thể thay đổi theo thời gian.

Tất cả điều này dẫn đến thực tế là các thiết bị như vậy có mức tiêu thụ nguyên liệu cao, đồng nghĩa với việc đầu tư vốn cũng tăng lên. Chà, quá trình thu nhận năng lượng do một số yếu tố ngẫu nhiên kết hợp với điều kiện thời tiết gây ra rất nhiều rắc rối.

Vấn đề quan trọng nhất khác là việc "lưu trữ" nguồn nguyên liệu năng lượng này, vì các công nghệ lưu trữ điện hiện tại không cho phép thực hiện điều này với số lượng lớn. Tuy nhiên, trong điều kiện trong nước, các nguồn năng lượng thay thế cho gia đình ngày càng trở nên phổ biến, vì vậy chúng ta hãy làm quen với các nhà máy điện chính có thể được lắp đặt trong sở hữu tư nhân.

Năng lượng địa nhiệt

Các loại nguồn năng lượng thay thế chưa được khám phá ẩn náu trong ruột của địa cầu. Nhân loại biết sức mạnh và quy mô của các biểu hiện tự nhiên. Sức mạnh phun trào của một ngọn núi lửa không thể so sánh được với bất kỳ nhà máy điện nhân tạo nào.

Thật không may, con người vẫn chưa biết cách sử dụng nguồn năng lượng khổng lồ này vào mục đích tốt, nhưng hơi ấm tự nhiên của Trái đất hay năng lượng địa nhiệt thu hút sự chú ý của các nhà khoa học, vì nó là một nguồn tài nguyên vô tận.

Người ta biết rằng hành tinh của chúng ta hàng năm tỏa ra một lượng nội nhiệt khổng lồ, nhiệt lượng này được bù đắp bởi sự phân rã phóng xạ của các đồng vị trong lớp vỏ của địa cầu. Có hai loại nguồn năng lượng địa nhiệt.

Hồ bơi ngầm

Đây là những hồ bơi tự nhiên với nước nóng hoặc hỗn hợp hơi nước - thủy nhiệt hoặc nguồn nhiệt hơi nước. Tài nguyên từ các nguồn này được khai thác thông qua các lỗ khoan, sau đó năng lượng được sử dụng cho các nhu cầu của nhân loại.

Đá

Nhiệt từ đá nóng có thể được sử dụng để làm nóng nước. Để làm được điều này, nó được bơm vào các chân trời để sử dụng thêm cho các mục đích năng lượng.

Một trong những nhược điểm của loại năng lượng này là khả năng tập trung yếu.Tuy nhiên, trong điều kiện cứ lặn 100m nhiệt độ tăng thêm 30 - 40 độ thì có thể đảm bảo tính kinh tế của nó.

Công nghệ sử dụng năng lượng này trong các "khu vực địa nhiệt" đầy hứa hẹn có những ưu điểm rõ ràng:

• dự trữ vô tận;
• sạch sinh thái;
• không có chi phí lớn cho việc phát triển các nguồn.

Sự phát triển hơn nữa của nền văn minh là không thể nếu không có sự ra đời của các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng. Trên con đường này có những nhiệm vụ khó giải quyết mà nhân loại vẫn chưa giải quyết được.

Tuy nhiên, sự phát triển theo hướng này đóng một vai trò quan trọng, và ngày nay đã có những thiết bị có thể tiết kiệm đáng kể tài nguyên. Để thực hiện những ý tưởng đó đòi hỏi sự kiên nhẫn, đôi tay khéo léo, cũng như một số kỹ năng và kiến ​​thức.

Thiết kế hệ thống sưởi ấm trên bộ thu

Trước hết, chúng tôi sẽ giải quyết chi tiết sự khác biệt về cấu tạo và chức năng của pin và bộ thu.

Bảng điều khiển bao gồm một số pin mặt trời được kết nối với nhau trên một khung làm bằng vật liệu năng lượng không dẫn điện.

Bộ chuyển đổi quang điện có cấu trúc khá phức tạp, là một dạng tấm kẹp với các đặc điểm và mục đích khác nhau.

Ngoài các mô-đun năng lượng mặt trời và các chốt đặc biệt, hệ thống bao gồm các yếu tố sau:

• pin, để lưu trữ năng lượng;
• một bộ điều khiển sẽ theo dõi mức độ sạc trong pin;
• biến tần - để chuyển đổi dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều.

Bộ thu có hai loại: chân không và phẳng.

Bộ thu chân không bao gồm các ống thủy tinh rỗng với các ống có đường kính nhỏ hơn bên trong chứa một chất hấp thụ năng lượng. Các ống nhỏ hơn được nối với chất làm mát. Trong khoảng không gian trống giữa chúng là chân không giữ nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ sưu tập tấm phẳng bao gồm một khung và kính được gia cố với một lớp quang hấp thụ. Lớp hấp thụ được nối với các ống bằng chất làm mát.

Cả hai hệ thống này đều bao gồm một mạch trao đổi nhiệt và một bộ tích tụ nhiệt (bình chứa chất lỏng).

Từ bể chứa, nước đi vào hệ thống làm nóng bằng máy bơm. Để tránh thất thoát nhiệt, bể phải được cách nhiệt tốt.

Việc lắp đặt như vậy nên được đặt ở độ dốc phía nam của mái nhà. Góc nghiêng nên từ 30-45 độ. Nếu vị trí của ngôi nhà hoặc cấu trúc của mái nhà không cho phép lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà, thì bạn có thể lắp đặt chúng trên các khung gia cố đặc biệt hoặc trên các giá đỡ cố định vào tường.

Lượng năng lượng mặt trời được giải phóng vào các thời điểm khác nhau trong năm rất khác nhau. Giá trị của hệ số cách nhiệt cho nơi ở của bạn có thể được tìm thấy trên bản đồ hoạt động năng lượng mặt trời. Biết hệ số cách ly, bạn có thể tính toán số mô-đun bạn cần.

Ví dụ, bạn tiêu thụ năng lượng 8 kW / h, cách nhiệt trung bình là 2 kW / h. Công suất bảng điều khiển năng lượng mặt trời - 250 W (0,25 kW). Hãy thực hiện phép tính: 8/2 / 0,25 \ u003d 16 miếng - đây là số tấm bạn sẽ cần.

Công trình khí sinh học

Khí được hình thành do quá trình chế biến các chất thải của gia cầm và động vật. Rác tái chế được sử dụng để bón đất trong các mảnh đất hộ gia đình.Quá trình này dựa trên phản ứng lên men liên quan đến vi khuẩn sống trong phân.

Phân gia súc được coi là nguồn khí sinh học tốt nhất, mặc dù chất thải từ chim hoặc các vật nuôi khác cũng rất thích hợp.

Quá trình lên men xảy ra mà không có oxy, vì vậy nên sử dụng các thùng kín, còn được gọi là lò phản ứng sinh học. Phản ứng được kích hoạt nếu khối lượng được trộn định kỳ, đối với lao động thủ công này hoặc các thiết bị cơ điện khác nhau được sử dụng.

Nó cũng sẽ cần thiết để duy trì nhiệt độ trong cài đặt từ 30 đến 50 độ để đảm bảo hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt và ưa nhiệt và sự tham gia của chúng vào phản ứng.

Sản xuất xây dựng

Công trình khí sinh học đơn giản nhất là một thùng khuấy có nắp đậy. Khí từ thùng đi vào thùng thông qua một ống mềm, một lỗ được tạo ra trên nắp cho mục đích này. Thiết kế này cung cấp gas cho một hoặc hai đầu đốt gas.

Để thu được lượng khí quy mô lớn, người ta sử dụng một boongke trên mặt đất hoặc dưới lòng đất, được làm bằng bê tông cốt thép. Nên chia toàn bộ bình thành nhiều ngăn để phản ứng xảy ra chuyển dịch đúng lúc.

Thùng chứa không hoàn toàn chứa đầy khối lượng, khoảng 20 phần trăm, phần còn lại của không gian dùng để tích tụ khí. Hai ống được nối với nắp của thùng chứa, một ống được dẫn đến người tiêu dùng, và ống còn lại với nút bịt nước - một thùng chứa đầy nước. Điều này đảm bảo lọc khí và làm khô, khí chất lượng cao được cung cấp cho người tiêu dùng.

Mọi thứ có suôn sẻ như vậy không?

Có vẻ như một công nghệ cung cấp điện cho ngôi nhà tư nhân như vậy từ lâu đã bị loại khỏi thị trường bởi các phương pháp cung cấp năng lượng tập trung truyền thống. Tại sao điều này không xảy ra? Có một số lập luận chứng minh không ủng hộ năng lượng thay thế. Nhưng tầm quan trọng của chúng được xác định trên cơ sở cá nhân - đối với một số chủ sở hữu của những ngôi nhà ở nông thôn, một số thiếu sót là có liên quan và những thiếu sót khác thì không hề quan tâm.

Đối với những ngôi nhà nhỏ kiểu nông thôn lớn, hiệu suất không quá cao của việc lắp đặt năng lượng thay thế có thể trở thành một vấn đề. Đương nhiên, các hệ thống năng lượng mặt trời địa phương, máy bơm nhiệt hoặc lắp đặt địa nhiệt không thể so sánh với năng suất của ngay cả các nhà máy thủy điện lâu đời nhất, nhà máy nhiệt điện, và thậm chí nhiều hơn nữa các nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên, nhược điểm này thường được giảm thiểu bằng cách lắp đặt hai hoặc thậm chí ba hệ thống, sử dụng nhiều năng lượng hơn. Hệ quả của điều này có thể là một vấn đề khác - để lắp đặt chúng, sẽ cần một diện tích lớn hơn, điều này không thể phân bổ trong tất cả các dự án nhà.

Để đảm bảo việc cung cấp số lượng thiết bị gia dụng và hệ thống sưởi quen thuộc với một ngôi nhà hiện đại không bị gián đoạn, cần nhiều điện năng. Do đó, dự án cần cung cấp cho các nguồn có thể sản xuất điện như vậy. Và điều này đòi hỏi một sự đầu tư vững chắc - thiết bị càng mạnh thì càng đắt tiền.

Ngoài ra, trong một số trường hợp (ví dụ, khi sử dụng năng lượng gió), nguồn có thể không đảm bảo sản xuất năng lượng ổn định. Vì vậy, cần trang bị mọi thông tin liên lạc với các thiết bị lưu trữ.Thông thường, pin và bộ thu gom được lắp đặt cho mục đích này, kéo theo tất cả các chi phí bổ sung giống nhau và nhu cầu phân bổ nhiều mét vuông trong nhà.

Nguyên lý hoạt động của nhà máy điện mặt trời tại nhà

Nhà máy điện mặt trời là một hệ thống bao gồm các tấm pin, bộ biến tần, pin và bộ điều khiển. Tấm pin mặt trời biến đổi năng lượng bức xạ thành điện năng (như đã đề cập ở trên). Dòng điện một chiều đi vào bộ điều khiển, bộ điều khiển phân phối dòng điện đến người tiêu dùng (ví dụ, máy tính hoặc đèn chiếu sáng). Một bộ biến tần biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều và cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị điện gia dụng. Pin dự trữ năng lượng có thể sử dụng vào ban đêm.

Mô tả video

Một ví dụ điển hình về các phép tính cho thấy cần bao nhiêu tấm để cung cấp nguồn điện tự động, hãy xem video này:

Làm thế nào năng lượng mặt trời được sử dụng để tạo ra nhiệt

Hệ thống năng lượng mặt trời được sử dụng để làm nóng nước và sưởi ấm gia đình. Họ có thể cung cấp nhiệt (theo yêu cầu của chủ sở hữu) ngay cả khi mùa sưởi đã kết thúc, và cung cấp nước nóng miễn phí cho ngôi nhà. Thiết bị đơn giản nhất là những tấm kim loại được lắp trên nóc nhà. Chúng tích tụ năng lượng và nước ấm, lưu thông qua các đường ống ẩn dưới chúng. Hoạt động của tất cả các hệ mặt trời đều dựa trên nguyên tắc này, mặc dù thực tế là chúng có thể khác nhau về cấu trúc.

Bộ thu năng lượng mặt trời bao gồm:

• bể chứa;
• trạm bơm;
• người điều khiển
• đường ống dẫn nước;
• phụ kiện.

Theo loại xây dựng, bộ thu hút phẳng và chân không được phân biệt.Trước đây, đáy được bao phủ bằng vật liệu cách nhiệt và chất lỏng lưu thông qua các ống thủy tinh. Bộ thu chân không có hiệu quả cao vì tổn thất nhiệt được giữ ở mức tối thiểu. Loại bộ thu nhiệt này không chỉ cung cấp hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời cho một ngôi nhà riêng - nó rất tiện lợi khi sử dụng nó cho hệ thống nước nóng và bể sưởi.

Nguyên lý hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời

Các nhà sản xuất phổ biến của tấm pin mặt trời

Thông thường, các sản phẩm của Yingli Green Energy và Suntech Power Co. được tìm thấy trên các kệ hàng. Tấm HiminSolar (Trung Quốc) cũng được ưa chuộng. Các tấm pin mặt trời của họ sản xuất điện ngay cả trong thời tiết mưa.

Việc sản xuất pin năng lượng mặt trời cũng đã được thành lập bởi một nhà sản xuất trong nước. Các công ty sau đây thực hiện điều này:

• Hevel LLC ở Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" ở Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) ở Moscow;
• Công ty cổ phần “Ryazan Plant of Metal-ceramic Devices”;
• CJSC "Termotron-zavod" và những người khác.

Bạn luôn có thể tìm thấy một lựa chọn phù hợp với giá cả. Ví dụ, ở Moscow cho các tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà, chi phí sẽ thay đổi từ 21.000 đến 2.000.000 rúp. Chi phí phụ thuộc vào cấu hình và sức mạnh của các thiết bị.

Các tấm pin mặt trời không phải lúc nào cũng phẳng - có một số kiểu máy tập trung ánh sáng vào một điểm

Các bước lắp đặt pin

1. Để lắp đặt các tấm, nơi được chiếu sáng nhiều nhất được chọn - thường là những mái nhà và tường của các tòa nhà. Để thiết bị hoạt động hiệu quả nhất có thể, các tấm pin được gắn ở một góc nhất định so với đường chân trời. Mức độ bóng tối của lãnh thổ cũng được tính đến: các vật thể xung quanh có thể tạo bóng (tòa nhà, cây cối, v.v.)
2. Các tấm được lắp đặt bằng hệ thống buộc đặc biệt.
3. Sau đó, các mô-đun được kết nối với pin, bộ điều khiển và biến tần, và toàn bộ hệ thống được điều chỉnh.

Đối với việc cài đặt hệ thống, một dự án cá nhân luôn được phát triển, có tính đến tất cả các tính năng của tình huống: cách cài đặt sẽ được thực hiện tấm pin mặt trời trên mái nhà, giá cả và các điều khoản. Tùy thuộc vào loại và phạm vi công việc, tất cả các dự án được tính toán trên cơ sở cá nhân. Khách hàng chấp nhận công việc và nhận được một sự đảm bảo cho nó.

Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời phải được thực hiện bởi các chuyên gia và tuân thủ các biện pháp an toàn.

Kết quả là - triển vọng cho sự phát triển của công nghệ năng lượng mặt trời

Nếu trên Trái đất, hoạt động hiệu quả nhất của các tấm pin mặt trời bị cản trở bởi không khí, ở một mức độ nhất định sẽ làm tán xạ bức xạ của Mặt trời, thì trong không gian sẽ không có vấn đề này. Các nhà khoa học đang phát triển các dự án về vệ tinh quay quanh quỹ đạo khổng lồ với các tấm pin mặt trời sẽ hoạt động 24 giờ một ngày. Từ chúng, năng lượng sẽ được truyền tới các thiết bị nhận mặt đất. Nhưng đây là vấn đề của tương lai, và đối với các loại pin hiện có, các nỗ lực đều hướng tới việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm kích thước của các thiết bị.

Năng lượng địa nhiệt

Các loại nguồn năng lượng thay thế chưa được khám phá ẩn náu trong ruột của địa cầu. Nhân loại biết sức mạnh và quy mô của các biểu hiện tự nhiên. Sức mạnh phun trào của một ngọn núi lửa không thể so sánh được với bất kỳ nhà máy điện nhân tạo nào.

Thật không may, con người vẫn chưa biết cách sử dụng nguồn năng lượng khổng lồ này vào mục đích tốt, nhưng hơi ấm tự nhiên của Trái đất hay năng lượng địa nhiệt thu hút sự chú ý của các nhà khoa học, vì nó là một nguồn tài nguyên vô tận.

Người ta biết rằng hành tinh của chúng ta hàng năm tỏa ra một lượng nội nhiệt khổng lồ, nhiệt lượng này được bù đắp bởi sự phân rã phóng xạ của các đồng vị trong lớp vỏ của địa cầu. Có hai loại nguồn năng lượng địa nhiệt.

Hồ bơi ngầm

Đây là những hồ bơi tự nhiên với nước nóng hoặc hỗn hợp hơi nước - thủy nhiệt hoặc nguồn nhiệt hơi nước. Tài nguyên từ các nguồn này được khai thác thông qua các lỗ khoan, sau đó năng lượng được sử dụng cho các nhu cầu của nhân loại.

Đá

Nhiệt từ đá nóng có thể được sử dụng để làm nóng nước. Để làm được điều này, nó được bơm vào các chân trời để sử dụng thêm cho các mục đích năng lượng.

Một trong những nhược điểm của loại năng lượng này là khả năng tập trung yếu. Tuy nhiên, trong điều kiện cứ lặn 100m nhiệt độ tăng thêm 30 - 40 độ thì có thể đảm bảo tính kinh tế của nó.

Công nghệ sử dụng năng lượng này trong các "khu vực địa nhiệt" đầy hứa hẹn có những ưu điểm rõ ràng:

• dự trữ vô tận;
• sạch sinh thái;
• không có chi phí lớn cho việc phát triển các nguồn.

Sự phát triển hơn nữa của nền văn minh là không thể nếu không có sự ra đời của các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng. Trên con đường này có những nhiệm vụ khó giải quyết mà nhân loại vẫn chưa giải quyết được.

Tuy nhiên, sự phát triển theo hướng này đóng một vai trò quan trọng, và ngày nay đã có những thiết bị có thể tiết kiệm đáng kể tài nguyên. Để thực hiện những ý tưởng đó đòi hỏi sự kiên nhẫn, đôi tay khéo léo, cũng như một số kỹ năng và kiến ​​thức.

Các loại năng lượng thay thế

Tùy thuộc vào nguồn năng lượng, do kết quả của sự biến đổi, cho phép một người nhận năng lượng điện và nhiệt được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, năng lượng thay thế được phân loại thành một số loại để xác định các phương pháp tạo ra nó và các loại lắp đặt phục vụ cho đây.

Năng lượng của mặt trời

Năng lượng mặt trời dựa trên sự chuyển đổi năng lượng mặt trời, tạo ra năng lượng điện và nhiệt.

Việc sản xuất năng lượng điện dựa trên các quá trình vật lý xảy ra trong chất bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, quá trình sản xuất nhiệt năng dựa trên tính chất của chất lỏng và chất khí.

Để tạo ra năng lượng điện, các nhà máy điện mặt trời đã được hoàn thiện, cơ sở là các tấm pin (tấm pin) năng lượng mặt trời được chế tạo trên cơ sở các tinh thể silicon.

Cơ sở của việc lắp đặt nhiệt là các bộ thu năng lượng mặt trời, trong đó năng lượng của mặt trời được chuyển đổi thành nhiệt năng của chất làm mát.

Sức mạnh của các hệ thống lắp đặt như vậy phụ thuộc vào số lượng và công suất của các thiết bị riêng lẻ là một phần của các trạm nhiệt và năng lượng mặt trời.

Năng lượng gió

Năng lượng gió dựa trên sự chuyển đổi động năng của các khối khí thành năng lượng điện được sử dụng bởi người tiêu dùng.

Cơ sở của tuabin gió là một máy phát điện gió. ).

sức nước

Thủy điện dựa trên sự biến đổi động năng của các khối nước thành năng lượng điện, cũng được con người sử dụng vào những mục đích riêng của mình.

Đối tượng của loại hình này bao gồm các nhà máy thủy điện có công suất khác nhau được lắp đặt trên sông và các vùng nước khác. Trong những cách lắp đặt như vậy, dưới tác động của dòng chảy tự nhiên của nước, hoặc bằng cách tạo ra một con đập, nước sẽ tác động lên các cánh của tuabin tạo ra điện. Hydroturbine là cơ sở của các nhà máy thủy điện.

Một cách khác để thu được năng lượng điện bằng cách chuyển đổi năng lượng của nước là sử dụng năng lượng thủy triều, thông qua việc xây dựng các trạm thủy triều. Hoạt động của các công trình như vậy dựa trên việc sử dụng động năng của nước biển khi thủy triều xảy ra ở biển và đại dương dưới tác động của các vật thể trong hệ mặt trời.

Hơi ấm của trái đất

Năng lượng địa nhiệt dựa trên sự chuyển đổi nhiệt lượng do bề mặt trái đất tỏa ra, cả ở những nơi mà nước địa nhiệt được giải phóng (những khu vực địa chấn nguy hiểm) và ở những khu vực khác trên hành tinh của chúng ta.

Để sử dụng nước địa nhiệt, người ta sử dụng các hệ thống lắp đặt đặc biệt, qua đó nhiệt bên trong trái đất được chuyển đổi thành nhiệt năng và điện năng.

Sử dụng máy bơm nhiệt cho phép bạn lấy nhiệt từ bề mặt trái đất, bất kể vị trí của nó. Công trình của ông dựa trên các tính chất của chất lỏng và chất khí, cũng như các định luật nhiệt động lực học.

nhiên liệu sinh học

Các loại nhiên liệu sinh học khác nhau về cách thu được, trạng thái kết tụ của chúng (lỏng, rắn, khí) và cách sử dụng.Chỉ số hợp nhất tất cả các loại nhiên liệu sinh học là cơ sở để sản xuất chúng là các sản phẩm hữu cơ, thông qua quá trình xử lý mà năng lượng điện và nhiệt sẽ thu được.

Nhiên liệu sinh học dạng rắn là củi, nhiên liệu đóng bánh hoặc viên nén, dạng khí là khí sinh học và hydro sinh học, và dạng lỏng là cồn sinh học, biomethanol, biobutanol, dimethyl ether và diesel sinh học.

Ưu nhược điểm của nhà máy điện mặt trời

Thuận lợi:

• Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo. Đồng thời, nó được cung cấp công khai và miễn phí.
• Việc lắp đặt năng lượng mặt trời khá an toàn khi sử dụng.
• Các nhà máy điện như vậy là hoàn toàn tự chủ.
• Chúng tiết kiệm và có thời gian thu hồi vốn nhanh. Chi phí chính chỉ xảy ra cho các thiết bị cần thiết và yêu cầu đầu tư tối thiểu trong tương lai.
• Một đặc điểm nổi bật khác là tính ổn định trong công việc. Thực tế không có hiện tượng tăng điện tại các trạm như vậy.
• Chúng không hay thay đổi trong việc bảo trì và khá dễ sử dụng.
• Ngoài ra, đối với thiết bị SPP, một thời gian hoạt động dài là đặc trưng.

Flaws:

• Là một nguồn năng lượng, hệ mặt trời rất nhạy cảm với khí hậu, điều kiện thời tiết và thời gian trong ngày. Một nhà máy điện như vậy sẽ không hoạt động hiệu quả và năng suất vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây.
• Năng suất thấp hơn ở các vĩ độ có mùa mạnh. Chúng có hiệu quả nhất ở những nơi có số ngày nắng trong năm gần 100%.
• Chi phí thiết bị lắp đặt năng lượng mặt trời rất cao và không thể tiếp cận được.
• Sự cần thiết phải làm sạch định kỳ các tấm và bề mặt khỏi bị nhiễm bẩn.Nếu không, ít bức xạ được hấp thụ hơn và năng suất giảm xuống.
• Nhiệt độ không khí bên trong nhà máy điện tăng lên đáng kể.
• Nhu cầu sử dụng địa hình với diện tích rất lớn.
• Khó khăn hơn nữa trong quá trình xử lý các thành phần thực vật, đặc biệt là tế bào quang, sau khi hết tuổi thọ của chúng.

Như trong bất kỳ lĩnh vực công nghiệp nào, quá trình xử lý và chuyển đổi năng lượng mặt trời có những điểm mạnh và điểm yếu.

Điều rất quan trọng là ưu điểm sẽ che đi nhược điểm, trong trường hợp đó công việc sẽ được giải quyết.

Ngày nay, hầu hết các phát triển trong ngành công nghiệp này đều nhằm mục đích tối ưu hóa và cải thiện hoạt động cũng như việc sử dụng các phương pháp hiện có cũng như phát triển các phương pháp mới an toàn hơn và hiệu quả hơn.

Hiệu quả của việc sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống năng lượng mặt trời - một phức hợp để chuyển đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, sau đó được chuyển đến bộ trao đổi nhiệt để làm nóng chất làm mát của hệ thống sưởi ấm hoặc cấp nước.

Hiệu quả của việc lắp đặt nhiệt mặt trời phụ thuộc vào sự cách nhiệt của mặt trời - lượng năng lượng nhận được trong một ngày của ánh sáng trên 1 mét vuông của bề mặt nằm ở góc 90 ° so với hướng của tia sáng mặt trời. Giá trị đo của chỉ số là kWh / sq.m, giá trị của thông số thay đổi tùy theo mùa.

Mức độ cách nhiệt trung bình của mặt trời đối với khu vực có khí hậu ôn đới lục địa là 1000-1200 kWh / m2 (mỗi năm). Lượng mặt trời là thông số xác định để tính toán hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời.

Việc sử dụng một nguồn năng lượng thay thế cho phép bạn sưởi ấm ngôi nhà, lấy nước nóng mà không cần chi phí năng lượng truyền thống - chỉ thông qua bức xạ mặt trời

Lắp đặt một hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời là một công việc tốn kém. Để các khoản chi tiêu vốn tự hợp lý, cần phải tính toán chính xác hệ thống và tuân thủ công nghệ lắp đặt.

Thí dụ. Giá trị trung bình của cách nhiệt mặt trời đối với Tula vào giữa mùa hè là 4,67 kV / mét vuông m * ngày, với điều kiện là bảng điều khiển hệ thống được lắp đặt ở góc 50 °. Hiệu suất của một bộ thu năng lượng mặt trời có diện tích 5 mét vuông được tính như sau: 4,67 * 4 = 18,68 kW nhiệt mỗi ngày. Thể tích này đủ để đun nóng 500 lít nước từ nhiệt độ 17 ° C đến 45 ° C.

Thực tế cho thấy, khi sử dụng hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời, các chủ nhà vào mùa hè hoàn toàn có thể chuyển từ đun nước bằng điện hoặc gas sang phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời.

Nói về khả năng tư vấn của việc giới thiệu các công nghệ mới, điều quan trọng là phải tính đến các tính năng kỹ thuật của một bộ thu năng lượng mặt trời cụ thể. Một số bắt đầu với 80W / mét vuông năng lượng mặt trời, những người khác bắt đầu với 20W / mét vuông

Ngay cả ở khí hậu phía nam, việc sử dụng hệ thống thu nhiệt chỉ để sưởi ấm sẽ không mang lại hiệu quả. Nếu việc lắp đặt chỉ được sử dụng trong mùa đông thiếu ánh nắng mặt trời, thì giá thành của thiết bị sẽ không được bảo hiểm thậm chí trong 15-20 năm.

Để sử dụng phức hợp năng lượng mặt trời một cách hiệu quả nhất có thể, nó phải được đưa vào hệ thống cấp nước nóng. Ngay cả trong mùa đông, bộ thu năng lượng mặt trời sẽ cho phép bạn "cắt giảm" hóa đơn năng lượng cho việc đun nước lên đến 40-50%.

Theo các chuyên gia, để sử dụng trong gia đình, hệ thống năng lượng mặt trời sẽ hoàn vốn trong khoảng 5 năm.Với việc tăng giá điện và gas, thời gian hoàn vốn của khu liên hợp sẽ giảm

Ngoài những lợi ích kinh tế, "sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời" còn có thêm những ưu điểm:

1. Thân thiện với môi trường. Giảm lượng khí thải carbon dioxide. Trong một năm, 1 mét vuông của bộ thu năng lượng mặt trời ngăn 350-730 kg khai thác xâm nhập vào khí quyển.
2. Tính thẩm mỹ. Không gian của một phòng tắm nhỏ gọn hoặc nhà bếp có thể được tiết kiệm từ nồi hơi hoặc máy nước nóng gas cồng kềnh.
3. Độ bền. Các nhà sản xuất khẳng định nếu tuân thủ công nghệ lắp đặt, khu phức hợp sẽ có tuổi thọ khoảng 25-30 năm. Nhiều công ty cung cấp bảo lãnh lên đến 3 năm.

Các lập luận chống lại việc sử dụng năng lượng mặt trời: tính thời vụ rõ rệt, phụ thuộc vào thời tiết và vốn đầu tư ban đầu cao.

Các đặc trưng số của bức xạ mặt trời

Có một chỉ số như vậy là hằng số mặt trời. Giá trị của nó là 1367 watt. Đây là lượng năng lượng trên 1 mét vuông hành tinh Trái đất. Đó chỉ là ít hơn khoảng 20-25% năng lượng đến bề mặt trái đất do bầu khí quyển. Do đó, giá trị của năng lượng mặt trời trên một mét vuông, ví dụ, tại đường xích đạo là 1020 watt. Và tôi tính đến sự thay đổi của ngày và đêm, sự thay đổi góc của mặt trời phía trên đường chân trời, chỉ số này giảm đi khoảng 3 lần.

Nhưng năng lượng này đến từ đâu? Các nhà khoa học lần đầu tiên bắt đầu giải quyết vấn đề này vào thế kỷ 19, và các phiên bản hoàn toàn khác nhau. Ngày nay, kết quả của một số lượng lớn các nghiên cứu, người ta đã biết một cách chắc chắn rằng nguồn năng lượng mặt trời là phản ứng biến đổi 4 nguyên tử hydro thành một hạt nhân heli. Kết quả của quá trình này, một lượng năng lượng đáng kể được giải phóng. Ví dụ, năng lượng giải phóng trong quá trình chuyển đổi là 1 gr.hydro có thể so sánh với năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy 15 tấn xăng.

Máy bơm nhiệt để sưởi ấm gia đình

Máy bơm nhiệt sử dụng tất cả các nguồn năng lượng thay thế có sẵn. Chúng lấy nhiệt từ nước, không khí, đất. Với số lượng nhỏ, lượng nhiệt này vẫn có ngay cả trong mùa đông, vì vậy máy bơm nhiệt sẽ thu thập nó và chuyển hướng nó để sưởi ấm ngôi nhà.

Máy bơm nhiệt cũng sử dụng các nguồn năng lượng thay thế - sức nóng của trái đất, nước và không khí

Nguyên lý hoạt động

Tại sao máy bơm nhiệt lại hấp dẫn đến vậy? Thực tế là đã tiêu tốn 1 kW năng lượng cho việc bơm của nó, trong trường hợp xấu nhất, bạn sẽ nhận được 1,5 kW nhiệt, và những lần triển khai thành công nhất có thể lên đến 4-6 kW. Và điều này không mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lượng theo bất kỳ cách nào, bởi vì năng lượng được sử dụng không phải để thu nhiệt, mà không phải để bơm nó. Vì vậy, không có mâu thuẫn.

Sơ đồ máy bơm nhiệt để sử dụng các nguồn năng lượng thay thế

Máy bơm nhiệt có ba mạch làm việc: hai mạch bên ngoài và chúng ở bên trong, cũng như một thiết bị bay hơi, một máy nén và một bình ngưng. Đề án hoạt động như thế này:

• Chất làm mát lưu thông trong mạch sơ cấp, sẽ lấy nhiệt từ các nguồn có tiềm năng thấp. Nó có thể được hạ xuống nước, chôn xuống đất hoặc có thể lấy nhiệt từ không khí. Nhiệt độ cao nhất đạt được trong mạch này là khoảng 6 ° C.
• Mạch bên trong lưu thông môi trường gia nhiệt có nhiệt độ sôi rất thấp (thường là 0 ° C). Khi được làm nóng, chất làm lạnh bay hơi, hơi đi vào máy nén, tại đây nó được nén lên áp suất cao. Trong quá trình nén, nhiệt được giải phóng, hơi môi chất lạnh được làm nóng đến nhiệt độ trung bình từ + 35 ° C đến + 65 ° C.
• Trong bình ngưng, nhiệt được truyền đến chất làm mát từ mạch thứ ba - làm nóng - mạch. Hơi làm mát được ngưng tụ, sau đó tiếp tục đi vào thiết bị bay hơi. Và sau đó chu kỳ lặp lại.

Mạch sưởi ấm được thực hiện tốt nhất ở dạng sàn ấm. Nhiệt độ là tốt nhất cho việc này. Hệ thống tản nhiệt sẽ yêu cầu quá nhiều phần, điều này xấu và không có lợi.

Các nguồn năng lượng nhiệt thay thế: lấy nhiệt ở đâu và như thế nào

Nhưng khó khăn lớn nhất là do thiết bị của mạch ngoài đầu tiên thu nhiệt. Vì các nguồn có tiềm năng thấp (có ít nhiệt ở phía dưới), nên cần phải có những khu vực rộng lớn để thu thập nó với số lượng đủ lớn. Có bốn loại đường viền:

• Nhẫn đặt trong ống nước với chất làm mát. Cơ thể của nước có thể là bất cứ thứ gì - sông, ao, hồ. Điều kiện chính là nó không được đóng băng ngay cả trong những đợt sương giá khắc nghiệt nhất. Máy bơm bơm nhiệt ra khỏi sông hoạt động hiệu quả hơn; nhiệt lượng được truyền trong nước tù đọng ít hơn nhiều. Nguồn nhiệt như vậy là dễ thực hiện nhất - ném ống, buộc tải. Chỉ có khả năng cao bị thiệt hại do tai nạn.

• Trường nhiệt với các đường ống chôn dưới độ sâu đóng băng. Trong trường hợp này, chỉ có một nhược điểm - khối lượng đào đắp lớn. Chúng tôi phải loại bỏ đất trên một khu vực rộng lớn, và thậm chí đến độ sâu vững chắc.

• Sử dụng nhiệt độ địa nhiệt. Một số giếng sâu được khoan và các mạch nước làm mát được hạ xuống. Điểm tốt của phương án này là nó cần ít không gian, nhưng không phải ở đâu cũng có thể khoan tới độ sâu lớn, và dịch vụ khoan tốn rất nhiều chi phí. Tuy nhiên, bạn có thể tự làm một chiếc giàn khoan, nhưng công việc vẫn không hề đơn giản.

• Tách nhiệt từ không khí.Đây là cách máy điều hòa không khí có khả năng sưởi ấm hoạt động - chúng lấy nhiệt từ không khí "bên ngoài". Ngay cả ở nhiệt độ dưới 0, các thiết bị như vậy vẫn hoạt động, mặc dù ở âm không quá “sâu” - lên đến -15 ° C. Để làm cho công việc trở nên căng thẳng hơn, bạn có thể sử dụng nhiệt từ các trục thông gió. Ném một vài cáp treo có chất làm mát ở đó và bơm nhiệt từ đó.

Nhược điểm chính của máy bơm nhiệt là giá của máy bơm cao, và việc lắp đặt các cánh đồng thu nhiệt không hề rẻ. Trong trường hợp này, bạn có thể tiết kiệm tiền bằng cách tự chế tạo máy bơm và cũng có thể tự tay mình đặt các đường viền, nhưng số tiền sẽ vẫn đáng kể. Ưu điểm là sưởi ấm sẽ không tốn kém và hệ thống sẽ hoạt động trong thời gian dài.

Các loại

Ngày nay, các loại tấm pin năng lượng mặt trời ngày càng phổ biến hơn. Thoạt nhìn, có vẻ như tất cả các mô-đun năng lượng mặt trời đều giống nhau: một số lượng lớn các pin mặt trời nhỏ riêng lẻ được kết nối với nhau và được bao phủ bởi một lớp phim trong suốt. Tuy nhiên, trên thực tế, tất cả các mô-đun đều khác nhau về sức mạnh, thiết kế và kích thước. Và hiện tại, các nhà sản xuất đã chia hệ mặt trời thành 2 loại chính là silicon và film.

Đối với các mục đích trong nước, các tấm pin mặt trời với tế bào quang silicon được lắp đặt. Chúng là loại phổ biến nhất trên thị trường. Trong đó ba loại cũng có thể được phân biệt - đây là đa tinh thể, đơn tinh thể, chúng đã được mô tả chi tiết hơn trong bài báo và vô định hình, chúng ta sẽ đi sâu vào chi tiết hơn.

Vô định hình - cũng được làm trên cơ sở silicon, ngoài ra, chúng còn có cấu trúc đàn hồi linh hoạt. Nhưng chúng không được làm từ tinh thể silicon, mà từ silane - một tên gọi khác của silicon hydro. Trong số các tính năng của mô-đun vô định hình, người ta có thể ghi nhận hiệu quả tuyệt vời ngay cả trong thời tiết nhiều mây và khả năng lặp lại bất kỳ bề mặt nào.Nhưng hiệu quả thấp hơn nhiều - chỉ 5%.

Loại tấm pin mặt trời thứ hai - phim, được sản xuất trên cơ sở một số chất.

• Cadmium - những tấm như vậy được phát triển từ những năm 70 của thế kỷ trước và được sử dụng trong không gian. Nhưng ngày nay cadmium còn được sử dụng trong sản xuất các nhà máy điện mặt trời công nghiệp và gia dụng.
• Các mô-đun dựa trên CIGS bán dẫn - được phát triển từ đồng selenua, indium và là các tấm phim. Indium cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất màn hình tinh thể lỏng.
• Polymer - cũng được sử dụng trong sản xuất mô-đun phim năng lượng mặt trời. Độ dày của một tấm nền là khoảng 100 nm, nhưng hiệu suất vẫn ở mức 5%. Nhưng từ những điểm cộng có thể nhận thấy rằng những hệ thống như vậy có giá cả phải chăng và không phát thải các chất độc hại vào bầu khí quyển.

Nhưng ngày nay, các mô hình xách tay ít cồng kềnh hơn cũng được bán trên thị trường. Chúng được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các hoạt động ngoài trời. Thông thường, những tấm pin mặt trời như vậy được sử dụng để sạc lại các thiết bị di động: tiện ích nhỏ, điện thoại di động, máy ảnh và máy quay phim.

Mô-đun di động được chia thành bốn loại.

• Tiêu thụ điện năng thấp - cung cấp mức sạc tối thiểu, đủ để sạc lại điện thoại di động.
• Linh hoạt - có thể cuộn lại và có trọng lượng nhỏ, do đó, và do sự phổ biến của khách du lịch và khách du lịch.
• Cố định trên giá thể - chúng có trọng lượng lớn hơn nhiều, khoảng 7-10 kg và do đó, cho nhiều năng lượng hơn. Các mô-đun như vậy được thiết kế đặc biệt để sử dụng cho các chuyến đi ô tô đường dài và cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng tự động một phần cho một ngôi nhà ở nông thôn.
• Phổ thông - không thể thiếu khi đi bộ đường dài, thiết bị có một số bộ điều hợp để sạc đồng thời nhiều thiết bị khác nhau, trọng lượng có thể đạt 1,5 kg.

Nó có phù hợp cho một ngôi nhà bình thường không

• Đối với mục đích sử dụng trong gia đình, năng lượng mặt trời là một loại năng lượng đầy hứa hẹn.
• Là nguồn cung cấp năng lượng điện cho các tòa nhà dân cư, các trạm năng lượng mặt trời được sử dụng, được sản xuất bởi các doanh nghiệp công nghiệp ở Nga và nước ngoài. Cài đặt được phát hành nhiều quyền lực khác nhau và một bộ hoàn chỉnh.
• Việc sử dụng máy bơm nhiệt - sẽ cung cấp nước nóng cho tòa nhà dân cư, làm nóng nước trong hồ bơi, làm nóng chất làm mát trong hệ thống sưởi hoặc không khí bên trong khuôn viên.
• Bộ thu năng lượng mặt trời - có thể được sử dụng trong hệ thống sưởi ấm và nước nóng gia đình. Hiệu quả hơn, trong trường hợp này là bộ thu ống chân không.