Альтернативные источники энергии для дома своими руками. Виды и проблемы альтернативных источников энергии. Просто о сложном: что такое альтернативная энергетика? Зеленая энергия своими руками

Опыт европейцев показывает, что отапливать помещения горючим нерентабельно. На Западе люди получают тепло при помощи электроэнергии. Установка электрических котлов не является выгодной в том случае, если дом или квартира снабжается центральной электроэнергией. Получать необходимый энергетический ресурс можно самостоятельно, умные люди придумали множество самодельных устройств. Мы расскажем о тех альтернативных источниках электроэнергии, своими руками которые сделать проще всего.

Конструкция для выработки электроэнергии

Ветер является самым распространенным источником энергии . Заранее предупреждаем, что соорудить оборудование для получения электричества своими руками не очень просто, но результат работы устройства не заставит себя долго ждать. В ходе разработки человеку понадобится разобраться в структуре заводской технологии и научится собирать её самостоятельно. Основными составляющими установки являются:

двигатель
мультипликатор
генератор постоянного тока
контролер заряда аккумулятора
аккумулятор
преобразователь напряжения

Существуют две разновидности ветряных двигателей: вертикальные и горизонтальные. Их отличие заключается в порядке расположения оси. Вертикальный альтернативный источник энергии для дома своими руками сделать немного проще, чем горизонтальный. На практике каждой из устройств имеет свои преимущества. Коэффициент полезного действия вертикально-осевого оборудования не превышает отметку 15%. За счет низкого уровня шума их эксплуатация в домашних условиях не вызывает дискомфорта. Объем произведенного электричества зависит от силы ветра, поэтому хозяину не придется ломать голову в случае изменения направления воздушного потока.

Бесплатная энергия для дома, получаемая при помощи горизонтальной оси, является полной противоположностью вертикальному типу. Оборудование отличается высокими показателями КПД, но нуждается в установке датчиков, которые реагируют на смену направления ветра. Недостатком горизонтального ветродвигателя является высокий уровень шума. Такой вариант больше подходит для использования в промышленных условиях.

Чтобы получить альтернативное электричество в больших количествах, нужно правильно подобрать количество лопастей и размеры пропеллера. Самоделы выработали принципиальную схему сбора устройства. Всё зависит от того, какие результаты хочет получить хозяин. При диаметре пропеллера 2 метра нужно устанавливать следующее количество лопастей:

10 Ватт – 2 штуки;
15 Ватт – 3 штуки;
20 Ватт – 4 штуки;
30 Ватт – 6 штук;
40 Ватт – 8 штук.

Для диаметра пропеллера 4 метра действуют такие характеристики:

40 Ватт – 2 лопасти;
60 Ватт – 3 лопасти;
80 Ватт – 4 лопасти;
120 Ватт – 6 лопастей.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что альтернативная электроэнергия поможет в обогреве помещения. Остается только узнать мощность электрического котла и рассчитать нужный размер пропеллера. При расчете за основу бралась скорость ветра, равная четырем метрам в секунду. В Восточной Европе такой показатель является среднестатистическим.

Лопасть - важная составляющая ветрогенератора

Изготовляя альтернативные источники энергии для дома своими руками, особое внимание стоит уделить внимание лопастям. Парусные приспособления, которые устанавливаются на старые мельницы, не являются эффективными, поскольку имеют низкий КПД. Целесообразно использовать аэродинамические приспособления, имитирующие облик крыльев самолёта. По большому счету, материал не имеет значения, лопасти можно даже выстрогать из дерева. Если вы решили применить традиционный пластик, то помните, что при малом количестве лопастей в установке возникнут вибрации. Поэтому желательно поместить в устройство, которое поможет получить альтернативные виды энергии, 6 лопастей диаметром 3 метра. Лучше всего использовать ПВХ трубу, предназначенную для напорного водопровода. Для получения аэродинамических свойств, края изделия нужно обточить и отшлифовать. Для сборки пропеллера понадобится «звездочка», которая изготовляется из горизонтали.

Чтобы получить электричество своими руками качественно, необходимо сбалансировать ветроколеса. Сделать это можно в домашних условиях, в ходе выполнения тестовых работ проверяются лопасти на предмет произвольного движения. Если пропеллер находится в статическом положении, то вибрации ему не страшны.

Сгенерировать альтернативную энергетику своими руками при помощи ветра невозможно без заводского оборудования. В любом случае понадобится двигатель постоянного тока, который стоит копейки в сравнении с ценой на фабричные ветрогенераторы. Далее изготовление оборудования происходит по следующему сценарию:

сборка рамы для надежности конструкции;
установка поворотного узла, за которым будет закреплён генератор и ветровое колесо;
монтаж подвижной боковой лопаты с пружинной стяжкой (необходима для защиты устройства во время ураганного ветра). Если этого механизма не будет, то изготовленный генератор электричества своими руками будет повёрнут в направлении ветра;
присоединяем пропеллер к генератору, который в свою очередь крепится на станину, а станина к раме;
к раме прикрепляется лопата на растяжке;
поворотный механизм соединяется с рамой;
генератор крепить к токосъемнику, от которого исходят провода, идущие в электрическую часть.

Чтобы собрать электрическую часть, нужно иметь элементарные познания в физике. К аккумулятору присоединяем диодный мост, через который проходит контроллер напряжения и предохранители. От аккумулятора происходит распределение альтернативной электроэнергии для дома.

Изготовление простого ветрогенератора своими руками

Солнечные батареи

Пластины для получения электроэнергии при помощи Солнца

Сравнительно недавно человечество научилось получать бесплатную энергию для дома при помощи Солнца. Получаемый ресурс используется для отопления помещения и обеспечения его электроэнергией, а также можно совмещать два процесса. К преимуществам солнечной энергии можно отнести такие факторы:

вечность ресурса;
высокий уровень экологичности;
бесшумность;
возможность переработки в другие альтернативные виды энергии.

Если нет возможности или желания покупать готовые солнечные батареи, то устройство можно сконструировать самостоятельно. Мы предлагаем вам простую установку, чтобы вы проверили на деле её эффективность, а затем сделали несколько таких устройств и создали целую тепловую станцию для дома.

Пластина меди перед сборкой солнечной батареи

Итак, альтернативный источник тока можно изготовить из простого листа меди, для простого оборудования нам понадобится порядка 45 квадратных сантиметров. Сначала нужно обрезать кусок металла до нужных нам размеров. Ориентируйтесь на то, чтобы лист поместился на спирали электроплитки. Перед началом процедуры важно убрать с меди лишние элементы и устранить дефекты. Затем можно положить лист на электроплитку, которая должна обладать мощностью не меньше 1100 ватт.

В процессе нагрева материал несколько раз поменяет свой цвет, что связано с особенностями законов физики и химии. После того, как медь покроется черным цветом, засеките полчаса. По истечении этого времени слой оксида станет толстым. Изготовляя солнечный альтернативный источник энергии для дома своими руками, после выключения плитки подождите некоторое время, пока медь остынет. Охлаждение понадобится для того, чтобы окись отслоилась от меди. Когда лист температура листа будет равна комнатной температуре, необходимо промыть материал под теплой водой. И ни в коем случае нельзя отделять остатки медной окиси. Опись технологии сборки устройства докажет вам, что получить альтернативное электричество без особых усилий очень просто.

Сначала вырезаем еще один лист меди, который будет соответствовать размеру обработанного куска. Оба листа сгибаем и помещаем их внутрь пластиковой бутылки, и делаем это таким образом, чтобы они не касались друг друга. К двум пластинам прикрепляем зажимы типа «Крокодил». Теперь остается всего лишь присоединить провода к полюсам: на плюс идет кабель от «чистой» меди, а на минус – от обработанной на плитке.

Компактная солнечная батарея небольшой мощности

Устройство для получения электричества своими руками практически готово. На конечной стадии остается в отдельном сосуде перемешать 3 ложки соли с простой водой. Несколько минут смесь мешаем, чтобы соль полностью растворилась в жидкости, после чего образовавшийся раствор выливаем в пластиковую бутылку. Если сконструировать сразу несколько таких устройств, то можно получить хорошие и бесплатные альтернативные источники энергии, своими руками изготовленные за короткий отрезок времени. Более простого самодельного варианта для обогрева помещения не придумать.

Солнечные батареи - принцип работы и производства

Получение электроэнергии из недр земли

Прокладка коммуникаций теплового насоса

Для получения электрической или тепловой энергии из недр земли необходимо соорудить геотермальный тепловой насос. Это устройство является универсальным, оно способно добывать нужный нам продукт как из грунта, так и из грунтовых вод. В последнее время такой альтернативный вид энергии пользуется большой популярностью.

Чтобы получать электричество из земли, для начала нужно проложить трубопровод. Если энергия будет исходить из воды, то тепловой насос помещаем в водоём. По принципу работы тепловой насос ничем не отличается от холодильника. Разница заключается лишь в том, что в нашем случае теплота не сбрасывается в окружающую среду, а поглощается оттуда.

Альтернативные источники электроэнергии своими руками бывают четырех типов:

Вертикальный коллектор. Устанавливается в пробуренные скважины, глубина каждой из которых может составлять до 150 метров. Эта методика актуальна тогда, когда площадь участка не позволяет установить горизонтальный тепловой насос;
Горизонтальный коллектор. Для его расположения нужно прорыть грунт по площади на глубину полутора метров. Получаемая таким образом альтернативная энергетика своими руками доступна практически для каждого частного дома. Опыт показывает, что эта схема является наиболее эффективной;
Водный коллектор. Актуален в том случае, если рядом с домом есть река или озеро. Трубопровод нужно прокладывать на глубине, которая ниже глубины промерзания. В противном случае устанавливать систему придется каждый год. Этот способ получения энергии считается самым дешевым;
Грунтовой водяной коллектор. Получение таким способом альтернативного электричества возможно только при помощи специалистов. Процесс прокладки труб требует соблюдения жестких требований. Особенность установки заключается в том, что после прохождения по всей схеме, отдавшая свою теплоту вода возвращается в землю. В дальнейшем она нагревается при помощи грунта и становится пригодной для обогрева помещения и получения электроэнергии.

Преимущества тепловых насосов

Горизонтальный коллектор

Альтернативные источники энергии для дома своими руками, в качестве источников которых выступают недра земли, имеют много достоинств. С первых дней использования тепловых насосов вы убедитесь в том, что такие технологии имеют высокий КПД. Поскольку температура грунта в скважинах на протяжении года всегда остаётся неизменной, источник можно считать вечным. Установки не издают шума и обеспечивают помещения тепловой энергией в нужных объемах. Производители грунтовых зондов говорят, что при помощи такого оборудования можно получать электричество своими руками в течение ста лет.

Есть еще несколько важных характеристик, играющих в пользу тепловых насосов:

отсутствие необходимости в природном газе;
отсутствие вреда окружающей среде;
высокий уровень пожарной безопасности;
потребность в малом количестве территории.

Теперь вы знаете о том, как выработать электричество в домашних условиях. Владея всей необходимой информацией, можете выбрать наиболее подходящий способ.

Тепловой насос для отопления дома

Если Вам понравился наш сайт или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми - нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.

Ни для кого не секрет, что используемые сегодня человечеством ресурсы конечны, более того, их дальнейшая добыча и использование может привести не только к энергетической, но и к экологической катастрофе. Традиционно используемые человечеством ресурсы — уголь, газ и нефть — закончатся уже спустя несколько десятилетий, и меры нужно принимать уже сейчас, в наше время. Конечно, можно надеяться, что мы вновь найдем какое-либо богатое месторождение, так же как было в первой половине прошлого века, однако ученые уверены, что таких крупных залежей уже нет. Но в любом случае даже открытие новых месторождений только отсрочит неизбежное, необходимо найти способы производства альтернативной энергии, и переходить на возобновляемые ресурсы, такие как ветер, солнце, геотермальная энергия, энергия водных потоков и другие, а наряду с этим нужно продолжать разработки энергосберегающих технологий.

В этой статье мы рассмотрим несколько самых перспективных, на взгляд современных ученых, идей, на которых будет строиться энергетика будущего.

Солнечные станции

Люди издавна задумывались над тем, возможно ли Под солнечными лучами нагревали воду, сушили одежду и глиняную посуду перед ее отправкой в печь, однако эти способы нельзя назвать эффективными. Первые технические средства, преобразующие солнечную энергию, появились еще в 18 веке. Французский ученый Ж. Бюффон показал опыт, в котором ему удалось с помощью большого вогнутого зеркала в ясную погоду воспламенить сухое дерево с расстояния около 70 метров. Его соотечественник, известный ученый А. Лавуазье, применял линзы, чтобы концентрировать энергию солнца, а в Англии создали двояковыпуклое стекло, которое, фокусируя солнечные лучи, расплавляло чугун всего за несколько минут.

Естествоиспытатели проводили множество опытов, которые доказывали, что солнца на земле возможно. Однако солнечная батарея, которая превращала бы солнечную энергию в механическую, появилась сравнительно недавно, в 1953 году. Ее создали ученые из Национального аэрокосмического агентства США. Уже в 1959 году солнечную батарею впервые применили для оснащения космического спутника.

Возможно уже тогда, осознав, что в космосе такие батареи гораздо эффективнее, ученым пришла идея о создании космических солнечных станций, ведь за час солнце вырабатывать столько энергии, сколько все человечество не потребляет и за год, так почему же не использовать это? Какой будет солнечная энергетика будущего?

С одной стороны кажется, что использование солнечной энергии идеальный вариант. Однако себестоимость огромной космической солнечной станции очень высока, да и к тому же она будет дорога в эксплуатации. Со временем, когда будут введены новые технологии по доставке грузов в космос, а также новые материалы, реализация подобного проекта станет возможной, но пока мы можем пользоваться только относительно небольшими батареями на поверхности планеты. Многие скажут, что это тоже неплохо. Да, возможно в условиях частного дома, но для энергообеспечения больших городов, соответственно, необходимо либо множество солнечных батарей, либо технология, которая сделает их эффективнее.

Экономическая сторона вопроса здесь тоже присутствует: любой бюджет сильно пострадает, если на него будет возложена задача перевести целый город (или всю страну) на солнечные батареи. Казалось бы, можно обязать жителей городов выплачивать некоторые суммы на переоснащение, но в таком случае недовольны будут они, ведь если бы люди готовы были бы пойти на такие траты, они уже давно сделали бы это сами: возможность купить солнечную батарею есть у каждого.

Касательно солнечной энергии есть и еще один парадокс: затраты на производство. Перевод энергии солнца в электричество напрямую — не самая эффективная вещь. До сих пор еще не найдено способа лучше, чем использовать солнечные лучи для нагревания воды, которая, превращаясь в пар, в свою очередь вращает динамо-машину. В таком случае энергопотеря минимальна. Человечество хочет использовать "экологичные" солнечные панели и солнечные станции, чтобы сохранить ресурсы на земле, однако для подобного проекта потребуется огромное количество тех же ресурсов, и "неэкологичной" энергии. Например, во Франции недавно была построена солнечная электростанция, площадью около двух квадратных километров. Стоимость постройки составила около 110 миллионов евро, не считая затрат на эксплуатацию. При всем этом следует учитывать, что срок службы подобных механизмов составляет около 25 лет.

Ветер

Энергия ветра — также использовалась людьми еще с древности, самым простым примером можно назвать хождение под парусом и ветряные мельницы. Ветряки используются и сейчас, особенно они эффективны в областях с постоянными ветрами, например на побережье. Ученые постоянно выдвигают идеи, как модернизировать уже имеющиеся приспособления для преобразования ветряной энергии, одна из них - ветряки в виде парящих турбин. За счет постоянного вращения они могли бы "висеть" в воздухе на расстоянии нескольких сотен метров от земли, где ветер сильный и постоянный. Это помогло бы в электрификации сельской местности, где невозможно использование стандартных ветряков. К тому же такие парящие турбины могли бы быть оснащены интернет-модулями, с помощью которых осуществлялось бы обеспечение людей доступом в мировую паутину.

Приливы и волны

Бум на солнечную и ветряную энергетику постепенно проходит, и интерес исследователей привлекла другая природная энергия. Более перспективной считается использование приливов и отливов. Уже сейчас этим вопросом занимается около ста компаний по всему миру, существует и несколько проектов, доказавших эффективность данного способа добычи электричества. Преимущество перед солнечной энергетикой в том, что потери при переводе одной энергии в другую минимальны: приливная волна вращает огромную турбину, которая и вырабатывает электричество.

Проект "Устрица" — это идея установить на дне океана шарнирный клапан, который будет подавать воду на берег, тем самым вращая простую гидроэлектрическую турбину. Всего одна такая установка могла бы обеспечить электричеством небольшой микрорайон.

Уже сейчас в Австралии успешно применяют приливные волны: в городе Перте установлены опреснители, работающие на этом типе энергии. Их работа позволяет обеспечить пресной водой около полумиллиона человек. Природная энергетика и промышленность также могут сочетаться в этой отрасли производства энергии.

Использование несколько отличается от технологий, которые мы привыкли видеть в речных гидроэлектростанциях. Часто ГЭС наносят вред окружающей среде: затопляются прилегающие территории, разрушается экосистема, а вот станции, работающие на приливных волнах, в этом плане гораздо безопаснее.

Энергия человека

Одним из самых фантастических проектов в нашем списке можно назвать использование энергии живых людей. Звучит ошеломляюще и даже несколько ужасающе, но не все так страшно. Ученые лелеют мысль о том, как использовать механическую энергию движения. Речь в этих проектах идет о микроэлектронике и нанотехнологиях с низким энергопотреблением. Пока звучит как утопия, реальных разработок нет, но идея весьма интересная и не покидает умы ученых. Согласитесь, весьма удобны будут устройства, которые подобно часам с автоматической подзаводкой, будут заряжаться от того, что по сенсору проводят пальцем, или от того, что планшет или телефон просто болтается в сумке при ходьбе. Не говоря уж об одежде, которая, наполненная разными микроустройствами, могла бы преобразовывать в электричество энергию движения человека.

В Беркли, в лаборатории Лоуренса, например, ученые попытались воплотить в жизнь идею о том, чтобы использовать вирусы для давления в электричество. Небольшие механизмы, работающие от движения, так же имеются, однако пока что на поток подобная технология не поставлена. Да, с глобальным энергетическим кризисом подобным образом не справиться: скольким же людям придется "крутить педали", чтобы заставить работать целый завод? Но как одна из мер, применяемых в комплексе, теория вполне жизнеспособна.

Особенно подобные технологии будут эффективны в труднодоступных местах, на полярных станциях, в горах и тайге, среди путешественников и туристов, у которых не всегда есть возможность зарядить свой гаджет, а вот оставаться на связи важно, особенно если группа попала в критическую ситуацию. Как много всего можно было бы предотвратить, если бы у людей всегда было надежное устройство связи, не зависящее "от розетки".

Топливные ячейки водорода

Пожалуй, у каждого владельца авто, глядящего на индикатор количества бензина, приближающийся к нулю, возникала мысль о том, как отлично было бы, если бы машина работала на воде. Но сейчас ее атомы попали в поле зрения ученых как настоящие объекты энергетики. Дело в том, что в частицах водорода — самого распространенного газа во вселенной — содержится громадное количество энергии. Более того, двигатель сжигает этот газ практически без побочных продуктов, то есть, мы получаем очень экологичное топливо.

Водородом заправляют некоторые модули МКС и шатлы, но на Земле он существует в основном в виде соединений, таких как вода. В восьмидесятых годах в России были разработки самолетов, использующих в качестве топлива водород, эти технологии даже применяли на практике, и экспериментальные модели доказали свою эффективность. Когда водород отделяется, он перемещается в специальную топливную ячейку, после чего возможна генерация электричества напрямую. Это не энергетика будущего, это уже реальность. Подобные автомобили уже производятся и довольно большими партиями. Компания Honda, дабы подчеркнуть универсальность источника энергии и авто в целом, провела эксперимент в результате которого машина была подключена к электрической домашней сети, однако не для того, чтобы получить подзарядку. Автомобиль может обеспечивать энергией частный дом в течение нескольких дней, или проехать без дозаправки почти пятьсот километров.

Единственный недостаток подобного источника энергии на данный момент — это относительно высокая стоимость таких экологичных машин, и, конечно, достаточно небольшое количество водородных заправок, однако во многих странах уже планируется их постройка. Например, в Германии уже стоит план об установке ста заправочных станций к 2017 году.

Тепло земли

Превращение тепловой энергии в электричество — это и есть сущность геотермальной энергетики. В некоторых странах, где затруднено использование других отраслей, она используется довольно широко. Например, на Филлипинах 27 % всего электричества приходится именно на геотермальные станции, а в Исландии этот показатель составляет около 30 %. Сущность этого способа добычи энергии довольно проста, механизм схож с простой паровой машиной. До предполагаемого "озера" магмы необходимо пробурить скважину, через которую подается вода. При контакте с раскаленной магмой вода мгновенно превращается в пар. Он поднимается, где крутит механическую турбину, тем самым вырабатывая электричество.

Будущее геотермальной энергетики состоит в том, чтобы найти большие "хранилища" магмы. Например, в вышеупомянутой Исландии это удалось: раскаленная магма за долю секунды превратила всю закачанную воду в пар температурой около 450 градусов по Цельсию, что является абсолютным рекордом. Подобный пар высокого давления способен повысить эффективность геотермальной станции в несколько раз, это может стать толчком к развитию геотермальной энергетики во всем мире, особенно в областях, насыщенных вулканами и термальными источниками.

Использование ядерных отходов

Атомная энергетика, в свое время, произвела настоящий фурор. Так было до тех пор, пока люди не осознали всю опасность этой отрасли энергетики. Аварии возможны, от подобных случаев никто не застрахован, но они весьма редки, а вот радиоактивные отходы появляются стабильно и до недавнего времени ученые не могли решить эту проблему. Дело в том, что стержни урана — традиционное "топливо" АЭС, может быть использовано только на 5 %. После выработки этой небольшой части, весь стержень отправляется на "свалку".

Ранее применялась технология, при которой стержни погружались в воду, которая замедляет нейтроны, поддерживая устойчивую реакцию. Сейчас вместо воды стали использовать жидкий натрий. Эта замена позволяет не только использовать весь объем урана, но и переработать десятки тысяч тонн радиоактивных отходов.

Избавить планету от отходов атомной энергетики важно, но в самой технологии есть одно "но". Уран относится к ресурсам, и его запасы на Земле конечны. В случае если всю планету перевести исключительно на энергию, получаемую от АЭС (к примеру, в США АЭС производят лишь 20% всего потребляемого электричества), запасы урана будут истощены довольно быстро, и это снова приведет человечество на порог энергетического кризиса, так что атомная энергетика, пусть и модернизированная, только временная мера.

Растительное топливо

Еще Генри Форд, создав свою "Модель Т", рассчитывал, что она уже будет работать на биотопливе. Однако в то время были открыты новые нефтяные месторождения, и нужда в альтернативных источниках энергии отпала еще на несколько десятков лет, но теперь снова возвращается.

За последние пятнадцать лет использование растительных видов топлива, таких как этанол и биодизель, возросло в несколько раз. Их используют как самостоятельные источники энергии, так и в качестве добавок к бензину. Некоторое время назад надежды возлагались на особую просяную культуру, получившую название "канола". Она совершенно непригодна в пищу ни для людей, ни для скота, однако обладает высокими показателями масличности. Из этого масла и стали производить "биодизель". Но эта культура займет слишком много места, если попытаться вырастить ее столько, чтобы обеспечить топливом хотя бы часть планеты.

Теперь ученые заговорили об использовании водорослей. Их масличность около 50 %, что позволит так же легко извлекать масло, а отходы можно превращать в удобрения, на основе которых будут выращиваться новые водоросли. Идея считается интересной, но свою жизнеспособность пока что не доказала: публикация об успешных экспериментах в этой области пока не опубликовано.

Термоядерный синтез

Будущая энергетика мира, по мнению современных ученых, невозможна без технологий Это, на данный момент, самая перспективная разработка, в которую уже вкладывают миллиарды долларов.

В используется энергия деления. Она опасна тем, что есть угроза возникновения неуправляемой реакции, которая уничтожит реактор, и приведет к выбросу огромного количества радиоактивных веществ: пожалуй, все помнят аварию на Чернобыльской АЭС.

В реакциях термоядерного синтеза, что следует из названия, используется энергия, выделяемая при слиянии атомов. В результате, в отличие от атомного деления, не образуется никаких радиоактивных отходов.

Главной проблемой является то, что в результате термоядерного синтеза образуется вещество, имеющее настолько высокую температуру, что может уничтожить весь реактор.

Будущего — реальность. И фантазии здесь неуместны, на данный момент на территории Франции уже началась постройка реактора. Несколько миллиардов долларов вложено в экспериментальный проект, который профинансирован многими странами, в число которых, помимо ЕС, входят Китай и Япония, США, Россия и другие. Изначально первые эксперименты планировалось запустить уже в 2016 году, однако расчеты показали, что бюджет слишком мал (вместо 5 миллиардов потребовалось 19), и запуск перенесли еще на 9 лет. Возможно, через несколько лет мы увидим, на что способна термоядерная энергетика.

Проблемы настоящего и возможности будущего

Не только ученые, но и писатели-фантасты, дают множество идей для воплощения технологии будущего в энергетике, однако все сходятся на том, что пока что ни один из предложенных вариантов не может произвести полное обеспечение всех потребностей нашей цивилизации. К примеру, если все автомобили в США будут ездить на биотопливе, полями канолы придется засадить территорию, равную половине всей страны, без учета того, что земель, пригодных для земледелия в Штатах не так уж много. Более того, пока что все способы производства альтернативной энергии - дороги. Пожалуй, каждый из простых городских жителей, согласен, что важно использовать экологически чистые, возобновляемые ресурсы, однако не в случае, когда им озвучивают стоимость такого перехода на данный момент. Ученым предстоит еще много работать в этой сфере. Новые открытия, новые материалы, новые идеи - все это поможет человечеству успешно справиться с назревающим ресурсным кризисом. Решить планеты можно только комплексными мерами. В некоторых областях удобнее применять добычу энергии с помощью ветра, где-то - солнечные батареи, и так далее. Но, возможно, главным фактором станет снижение энергопотребления в целом и создание энергосберегающих технологий. Каждый человек должен понимать, что несет ответственность за планету, и каждый должен задать себе вопрос: "Какую энергетику я выбираю для будущего?" Прежде чем перейти на другие ресурсы, каждый должен осознать, что это действительно необходимо. Только при комплексном подходе удастся решить проблему энергопотребления.

Когда говорят об альтернативной энергетике, то обычно имеют в виду установки по производству электрической энергии из возобновляемых источников – солнечного света и ветра. При этом статистика исключает , станциях, использующих силу морских и океанических приливов, а также геотермальные электростанции. Хотя, эти источники энергии также являются возобновляемыми. Однако, они традиционные, используются в промышленных масштабах уже долгие годы.

Идея использовать силу ветра и солнечную энергию для производства электроэнергии достаточно привлекательная. Ведь это позволит отказаться от использования топлива. Даже привычный пейзаж должен будет измениться. Исчезнут трубы тепловых электростанций, саркофаги атомных. Многие страны перестанут находится в постоянной зависимости от закупок ископаемого топлива. Ведь солнце и ветер есть на Земле повсюду.

Но сможет ли такая энергетика вытеснить традиционную? Оптимисты считают, что так и произойдет. У пессимистов другой взгляд на проблему.

Всемирная статистика показывает, что рост инвестиций в альтернативную энергетику, начиная с 2012 года снижается . Наблюдается даже спад в абсолютных цифрах. Снижение в мировом масштабе произошло в основном за счет Соединенных Штатов Америки, стран Западной Европы. Его не смог даже компенсировать рост японских и китайских инвестиций.

Возможно, статистика несколько искаженная, ведь практически, не поддаются учету точечные производители альтернативной энергетики – отдельные солнечные батареи на крышах жилых домов, ветровые установки, обслуживающие отдельные фермерские хозяйства. А на них по оценкам экспертов приходится около трети всей альтернативной энергетики.

Германия справедливо считается лидером в производстве электричества из возобновляемых источников. Во многом ее энергетика является своеобразным полигоном для выработки перспективных моделей. Установленная мощность ее ветровой и солнечной генерации составляет 80 ГВт. 40 процентов мощностей принадлежит частным лицам, около 10 – фермерам. И только половина – компаниям и государству.

Примерно каждый двенадцатый гражданин Германии является собственником альтернативной энергетической установки. Примерно такие же цифры характеризуют Италию с Испанией. Солнечные энергоустановки подключены к общей сети, таким образом их владельцы одновременно производят и потребляют электроэнергию.

В прежние годы получать альтернативную энергию потребители могли лишь в солнечную погоду, но в настоящее время активно расширяется использование целых комплексов, в которых солнечные батареи дополнены аккумуляторами – традиционными свинцовыми или современными литиевыми. Таким образом появляется возможность накапливать избыточную энергию, чтобы потом ее использовать в темное время суток или же при плохой погоде.

Специалисты оценивают, что подобная связка, позволяет среднестатистической европейской семье, а это четыре человека, сэкономить 60 процентов потребляемой электроэнергии. Тридцатипроцентную экономию дадут непосредственно солнечные батареи, а еще тридцать аккумуляторы.

Экономия значительная, но вот стоимость такой энергии очень высока. Аккумуляторная батарея на шесть КВтч в среднем имеет стоимость 5 000 евро. Если прибавить стоимость установки, обслуживания, выплату налогов и другие расходы, то установка на шесть КВтч обойдется от десяти до двадцати тысяч евро. Теперь же в Германии действует тариф на электричество около 25 центов. Поэтому срок окупаемости альтернативной установки для одной семьи составит около тридцати лет.

Понятно, что ни один аккумулятор не прослужит так долго. Но это справедливо лишь для сегодняшних технологий. По мнению специалистов, стоимость, как аккумуляторных батарей, так и солнечных панелей будет снижаться, а тарифы на электроэнергию увеличиваться. Такой видят перспективы владельцы многих компаний, в частности Google. Именно эта компания является лидером по инвестициям в развитие альтернативной энергетики в США. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, на стоянке у ее центрального офиса установлены солнечные батареи.

В Западной Европе некоторые металлургические заводы и производители цемента заявляют, что в ближайшем будущем готовы к тому, чтобы частично использовать энергию солнечных батарей.

Ряд экспертов предрекают резкий спад спроса на традиционные виды энергоносителей и исчезновение атомной энергетики в обозримом будущем. Вероятно, к таким оценкам прислушиваются и американские энергетические компании. Так, в последние годы в США комиссия, которая регулирует атомную энергетику, не утвердила ни один из проектов АЭС.

Однако, при всех радужных перспективах альтернативная энергетика ставит вопросы, на которые пока нет четких ответов. Одна из основных проблем состоит в том, что развитие отрасли происходит в основном с колоссальной государственной поддержкой. Именно неопределенность в том, сохраниться ли такое положение в ближайшие годы, и вызвало падение интереса инвесторов в США, о котором писалось ранее. Та же картина наблюдается и в Италии, правительство которой урезало «зеленые» тарифы, чтобы сократить дефицит бюджета.

Германия производит около четверти всей электроэнергии, используя альтернативные источники, и даже экспортирует ее. Проблема состоит в том, что эта энергия имеет приоритет для поступления на рынок. А это уже дискриминирует традиционных поставщиков, ущемляет их экономические интересы. Государство дотирует производство по альтернативной технологии, но деньги для дотаций берутся за счет повышения тарифов. Примерно 20% стоимости электроэнергии для немцев – это и есть переплата.

Чем больше производится «зеленой» электроэнергии, тем сложнее выживать традиционным энергетическим компаниям. Их бизнес в Германии уже сегодня находится под угрозой. Крупные энергопроизводители, вкладываясь в альтернативную генерацию, сами попали в собственную ловушку. Большая доля «зеленой» электроэнергии уже обрушила оптовые цены.

Солнечные батареи, ветровые установки не могут выдавать энергию в пасмурные дни, при отсутствии ветра, поэтому отказаться от тепловых электростанций пока нереально, но в связи с приоритетом альтернативной электроэнергии, генерирующие мощности ТЭЦ вынуждены простаивать при солнечной погоде и в ветреные дни, а это увеличивает себестоимость их собственной генерации и сказывается на потребителях.

Рассуждая об альтернативной электроэнергии, обосновывая ее экономичность в будущем, обычно оперируют только стоимостью самих установок. Но для того, чтобы вся энергетическая система работала, и потребитель получал электроэнергию без перебоев, необходимо держать наготове традиционные мощности, которые в результате будут загружены лишь на пятую часть от своих генерирующих мощностей, а это дополнительные расходы. Плюс к этому, необходимо кардинально модернизировать электросеть, сделать ее «умной», чтобы обеспечить перетекание в ней электроэнергии на новых принципах. Все это требует многомиллиардных инвестиций, и пока не совсем ясно, за счет кого они возьмутся.

В прессе альтернативная энергетика подается практически беспроблемной отраслью, сулящей в будущем получение дешевой и экологически чистой в производстве электроэнергии, но серьезный бизнес понимает риски, связанные с ней. Государственная поддержка не слишком надежный источник финансирования, делать на него ставку рискованно. Такой «родник» может пересохнуть в любой момент.

И еще одна существенная проблема. Солнечные и ветровые установки требуют отчуждения огромных площадей земли. Если для условий Соединенных Штатов это не большая проблема, то Западная Европа густо заселена. Поэтому крупных проектов, связанных с альтернативной энергетиков пока не осуществляется.

Энергокомпании, стремясь свести риск к минимуму, инвестируют совместно с различными фондами, в том числе, пенсионными, страховыми компаниями. Но даже в Германии все осуществляемые проекты не масштабные, а точечные. Опыта создания и продолжительной эксплуатации больших генерирующих мощностей в мире до сих пор нет.

Пока проблемы альтернативной энергетики, ее риски обсуждаются в основном экспертами, а потому не представляются обществу актуальными. Энергетика, как и всякая другая сложная, разветвленная и устоявшаяся система, имеет большую инерцию. И лишь годы развития какой-либо новой тенденции способны сдвинуть ее с места. По этой причине, скорее всего, развитие альтернативной энергетики будет все же происходить с государственной поддержкой и иметь режим максимального благоприятствования.

Все активнее ведет себя в США «зеленое» лобби. Даже серьезные исследователи делают ставку на альтернативную энергетику. Так, согласно отчету Стэнфордского университета штат Нью-Йорк уже к 2030 году может полностью удовлетворить потребности в электроэнергии за счет солнечных и ветровых установок. При этом в отчете указывается, что, если грамотно расположить их по территории штата, то нет необходимости поддерживать в резерве работоспособные тепловые генерирующие мощности. Правда, совсем отказаться от традиционной энергетики авторы отчета не предлагают.

Альтернативная энергетика уже перестала быть экзотикой, она реально существует. Понятно, что по мере ее развития количество связанных с ней проблем будет лишь нарастать.

Альтернативная энергетика - это нетрадиционные способы получения, передачи и использования энергии. Известна также как «зелёная» энергия». Под альтернативными источниками понимаются возобновляемые ресурсы (такие как вода, солнечный свет, ветер, энергия волн, геотермальные источники, нетрадиционное сжигание возобновляемого топлива).

Базируется на трёх принципах:

Возобновляемость.
Экологичность.
Экономичность.

Альтернативная энергетика должна решить несколько остро стоящих в мире проблем: трата полезных ископаемых и выделение в атмосферу углекислого газа (это происходит при стандартных способах добычи энергии через газ, нефть и т.д.), что влечёт за собой глобальное потепление, необратимое изменение экологии и парниковый эффект.

Развитие альтернативной энергетики

Направление считается новым, хотя попытки использовать энергию ветра, воды и солнца предпринимались ещё в 18 веке. В 1774 году издан первый научный труд по гидротехническому строительству - «Гидравлическая архитектура». Автор работы - французский инженер Бернар Форест де Белидор. После издания труда почти на 50 лет развитие зелёного направления застыло.

1846 - первая ветроустановка, проектировщик - Пол ла Кур.
1861 - патент на изобретение солнечной электростанции.
1881 - постройка гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.
1913 - сооружение первой геотермальной станции, инженер - итальянец Пьеро Джинори Конти.
1931 - постройка первой промышленной ветряной станции в Крыму.
1957 - установка в Нидерландах мощной ветротурбины (200 кВт), подключённой к государственной сети.
1966 - строительство первой станции, вырабатывающей энергию на основе волн (Франция).

Новый толчок в развитии альтернативная энергетика получила в период жёсткого кризиса 1970 годов. С 90-ых годов по начало 21 века в мире зафиксировано критическое количество аварий на электростанциях, что стало дополнительным стимулом разработки зелёной энергии.

Альтернативная энергетика в России

Доля альтернативной энергетики в нашей стране занимает примерно 1% (по данным Минэнерго). К 2020 году планируется увеличить этот показатель до 4,5%. Развитие зелёной энергии будет проводиться не только средствами Правительства. РФ привлекает частных предпринимателей, обещая небольшой возврат средств (2,5 копеек за 1 кВт в час) тем бизнесменам, которые вплотную займутся альтернативными разработками.

Потенциал развития зелёной энергии в РФ огромен:

океанские и морские побережья, Сахалин, Камчатка, Чукотка и др. территории ввиду малой заселённости и застроенности могут использоваться в качестве источников ветровой энергии;
источники солнечной энергии в совокупности превышают то количество ресурсов, которые производятся путём переработки нефти и газа, - наиболее благоприятны в этом отношении Краснодарский и Ставропольский края, Дальний Восток, Северный Кавказ и др.

(Крупнейшая солнечная электростанция на Алтае, Россия )

В последние годы финансирование этой отрасли сократилось: планка в 333 млрд рублей опустилась до 700 млн. Это объясняется мировым экономическим кризисом и наличие неотложных проблем. На данный момент альтернативная энергетика не является приоритетным направлением в промышленности России.

Альтернативная энергетика стран мира

(Ветряные генераторы в Дании )

Наиболее динамично развивается гидроэнергетика (ввиду доступности водных ресурсов). Ветровая и солнечная энергия значительно отстают, хотя некоторые страны предпочитают двигаться именнов этих направлениях.

Так, с помощью ветряных установок добывается энергии (от общего числа):

28% в Дании;
19% в Португалии;
16% в Испании;
15% в Ирландии.

Спрос на солнечную энергию ниже, чем предложение: устанавливается половина источников от того числа, которое могут обеспечить производители.

(Солнечная электростанция в Германии )

ТОП-5 лидеров по производству зелёной энергии (данные портала вести.ру):

США (24,7%) - (все типы ресурсов, более всего задействован солнечный свет).
Германия - 11,7% (все виды альтернативных ресурсов).
Испания - 7,8% (ветряные источники).
Китай - 7,6% (все типы источников, половина из них - ветряная энергетика).
Бразилия - 5% (биотопливо, солнечные и ветряные источники).

(Крупнейшая солнечная электростанция в Испании )

Одна из наиболее труднорешаемых проблем - финансы. Зачастую пользоваться традиционными источниками энергии дешевле, чем устанавливать новое оборудование. Одним из потенциально позитивных решений этой задачи является резкое поднятие цен на свет, газ и т.д., чтобы вынудить людей экономить и со временем полностью перейти на альтернативные источники.

Прогнозы развития сильно варьируются. Так, Wind Energy Association обещает,ч то к 2020 году доля зелёной энергии вырастет до 12%, а EREC предполагает, что в 2030 году уже 35% энергопотребления в мире будет обеспечиваться из возобновляемых источников.

В условиях, когда цены на энергоносители постоянно повышаются, собственники частных домов чаще задумываются об альтернативных источниках энергии. Некоторые домовладельцы вовсе не имеют возможности подключения к магистрали из-за высокой стоимости монтажных работ. Инженеры, а вместе с ними и народные умельцы, обратили внимание на то, что даёт человечеству сама природа и создали ряд устройств, которые можно сделать своими руками для возобновления энергоресурсов. Видео продемонстрирует лучшие наработки в действии.

Генератор из биоотходов

Биогаз – это экологически чистый вид топлива. Используют его аналогично природному газу. Технология производства основана на жизнедеятельности анаэробных бактерий. Отходы помещают в ёмкость, в процессе разложения биологических материалов выделяются газы: метан и сероводород с примесью углекислоты.

Данную технологию активно используют в Китае и на животноводческих фермах Америки. Чтобы в домашних условиях получать биогаз непрерывно, нужно иметь фермерское хозяйство или доступ к бесплатному источнику навоза.

Генератор из биоотходов

Для сооружения такой установки понадобится герметичная ёмкость с вмонтированным шнеком для перемешивания, патрубок для отвода газа, горловина для загрузки отходов и штуцер для выгрузки отработанных отходов. Конструкция должна быть идеально герметичной. Если газ не будет отбираться постоянно, то понадобится установить предохранительный клапан для сброса избыточного давления, чтобы у ёмкости не сорвало «крышу». Порядок действий следующий.

Выбираем место для обустройства ёмкости. Размер подберите исходя из количества имеющихся отходов. Для эффективной работы целесообразно её заполнение на две трети. Резервуар может быть металлическим или из армированного бетона. Большое количество биогаза не удастся получить из маленькой ёмкости. Из тонны отходов выйдет 100 кубов газа.
Чтобы ускорить процесс работы бактерий, потребуется подогрев содержимого. Его можно осуществить несколькими путями: под ёмкость поместить змеевик, подключенный к системе отопления или установить ТЭНы.
Анаэробные микроорганизмы находятся в самом сырье, при определённой температуре они становятся активными. Автоматическое устройство в водонагревательных котлах включит обогрев при поступлении новой партии и отключит, когда отходы прогреются до заданной температуры.
Полученный газ можно преобразовать в электричество через газовый электрогенератор.

Совет. Отработанные отходы используются в качестве компостного удобрения для садовых грядок.

Энергия из ветра

Наши предки давно научились применять энергию ветра для своих нужд. В принципе, с тех пор конструкция почти не изменилась. Только жернова сменил привод генератора, преобразующий энергию вращающихся лопастей в электричество.

Для изготовления генератора понадобятся следующие детали:

генератор. Некоторые используют мотор от стиральной машинки, слегка преобразовав ротор;
мультипликатор;
аккумулятор и контроллер его заряда;
преобразователь напряжения.

Ветрогенератор

Существует множество схем самодельных ветрогенераторов. Все они комплектуются по одному принципу.

Собирается рама.
Устанавливается поворотный узел. За ним монтируются лопасти и генератор.
Монтируют боковую лопату с пружинной стяжкой.
Генератор с пропеллером крепится на станину, затем её устанавливают на раму.
Подсоединяют и соединяют с поворотным узлом.
Устанавливают токосъёмник. Соединяют его с генератором. Провода подводят к батарее.

Совет. От диаметра пропеллера будет зависеть число лопастей, а также количество генерируемого электричества.

Тепловой насос

Чтобы получить энергию из земных глубин, потребуется соорудить достаточно сложное устройство, которое позволит получать альтернативную энергию из грунтовых вод, самого грунта или из воздуха. Чаще всего такие устройства применяют для обогрева помещений. По сути, агрегат представляет собой большую холодильную камеру, которая при охлаждении окружающей среды преобразует энергию и отдаёт в виде тепла с высоким потенциалом. Составляющие системы:

Наружный и внутренний контур с фреоном.
Испаритель.
Компрессор.
Конденсатор.

Схема работы теплового насоса

Коллектор можно установить вертикально, если площадь участка не позволяет установить горизонтальный. Бурят несколько глубоких скважин и опускают в них контур. Горизонтально его располагают в грунт на глубину полтора метра. Если дом расположен на берегу водоёма, теплообменник прокладывают в воде.
Компрессор можно взять от кондиционера. Конденсатор изготавливается из 120 л бака. В ёмкость вставляется медный змеевик, по нему будет циркулировать фреон, и вода из отопительной системы начнёт прогреваться.

Испаритель изготавливается из пластиковой бочки объёмом более 130 литров. В этот бак вставляется ещё один змеевик, его совмещение с предыдущим будет осуществляться через компрессор. Патрубок испарителя делают из обрезка канализационной трубы. Посредством патрубка регулируется поступление воды из водохранилища.

Испаритель опускается в водоём. Вода, обтекая его, побуждает испарение фреона. Газ поднимается в конденсатор и отдаёт тепло воде, которая окружает змеевик. Теплоноситель циркулирует в системе отопления, обогревая помещение.

Совет. Температура воды водоёма не имеет значения, важно лишь её постоянное наличие.

Энергия солнца - в электричество

Солнечные панели впервые начали делать для космических кораблей. В основе устройства лежит способность фотонов создавать электрический ток. Вариаций конструкции солнечных батарей великое множество и каждый год они совершенствуются. Самостоятельно изготовить солнечную батарею можно двумя способами:

Способ №1. Купить готовые фотоэлементы, собрать из них цепь и накрыть конструкцию прозрачным материалом. Работать нужно предельно осторожно, все элементы очень хрупкие. Каждый фотоэлемент имеет маркировку в вольт-амперах. Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности. Последовательность работы такая:

для изготовления корпуса понадобится лист фанеры. По периметру прибиваются деревянные рейки;
в листе фанеры сверлятся отверстия для вентиляции;
внутрь помещается лист ДВП со спаянной цепью фотоэлементов;
проверяется работоспособность;
на рейки прикручивается оргстекло.

Солнечные батареи

Способ №2 требует знаний электротехники. Электрическая цепь собирается из диодов Д223Б. Спаивают их по рядам последовательно. Помещают в корпус, накрытый прозрачным материалом.

Фотоэлементы бывают двух видов:

Монокристаллические пластины обладают КПД 13% и прослужат четверть века. Безупречно работают только в солнечную погоду.
Поликристаллические имеют КПД ниже, их срок службы всего 10 лет, но мощность не падает при облачности. Панель площадью 10 кв. м. способна произвести 1КВт энергии. При размещении на крыше стоит учитывать общий вес конструкции.

Готовые батареи размещают на самой солнечной стороне. Панель необходимо оснастить возможностью регулировки наклона угла по отношению к Солнцу. Вертикальное положение устанавливают во время снегопадов, чтобы батарея не вышла из строя.

Солнечную панель можно использовать с аккумулятором или без него. Днём потреблять энергию солнечной батареи, а ночью - аккумулятора. Либо днём пользоваться солнечной энергией, а ночью - от центральной сети электроснабжения.

При наличии на участке ручья или водоёма с плотиной дополнительным источником альтернативной электроэнергии станет самодельная гидроэлектростанция. В основе устройства лежит водяное колесо, а мощность будет зависеть от скорости течения воды. Материалы для изготовления генератора и колеса можно взять от автомобиля, а обрезки уголка и металла найдутся в любом хозяйстве. Кроме этого, понадобится кусок медного провода, фанера, смола полистироловая и неодимовые магниты.

Самодельная гидроэлектростанция

Последовательность работ:

Делается колесо из 11 дюймовых дисков. Из стальной трубы изготавливаются лопасти (режем трубу вдоль на 4 части). Потребуется 16 лопастей. Диски стягиваются болтами, зазор между ними 10 дюймов. Лопасти привариваются сваркой.
Изготавливается сопло по ширине колеса. Его делают из обрезка металла, выгнув по размеру и соединив сваркой. Сопло настраивают по высоте. Это позволит отрегулировать водяной поток.
Сваривается ось.
Устанавливается колесо на ось.
Делается обмотка, заливаются смолой катушки – статор готов. Собираем генератор. Из фанеры изготавливается шаблон. Устанавливают магниты.
Генератор защищают металлическим крылом от водяных брызг.
Колесо, ось и крепежи с соплом покрывают краской для защиты металла от коррозии и эстетического удовольствия.
Регулировкой сопла добиваются наибольшей мощности.

Самодельные устройства не требуют больших капиталовложений и производят энергию бесплатно. Если совместить несколько видов альтернативных источников, то такой шаг ощутимо снизит расходы на электроэнергию. Для сбора агрегата понадобятся только умелые руки и ясная голова.