Energia alternativa para particulares. Fontes alternativas de energia: tipos e usos

Por que pagar as empresas de energia pela eletricidade todos os meses quando você pode se abastecer de energia por conta própria? Mais e mais pessoas no mundo entendem essa verdade. E hoje vamos falar sobre 8 fontes incomuns de energia alternativa para casa, escritório e lazer.

Painéis solares nas janelas

Hoje em dia, a fonte alternativa de energia mais comum na vida cotidiana são os painéis solares. Tradicionalmente, eles são instalados nos telhados de casas particulares ou em pátios. Mas, recentemente, tornou-se possível colocar esses elementos diretamente nas janelas, o que torna possível o uso dessas baterias mesmo para proprietários de apartamentos comuns em edifícios de vários andares.

Ao mesmo tempo, já surgiram soluções que permitem criar painéis solares com alto nível de transparência. São esses elementos de energia que deveriam ser instalados nas janelas dos aposentos.

Por exemplo, painéis solares transparentes foram desenvolvidos por especialistas da Michigan State University. Esses elementos transmitem 99 por cento da luz que passa por eles, mas ao mesmo tempo têm uma eficiência de 7%.

A Uprise criou uma turbina eólica incomum de alta potência que pode ser usada tanto em escala doméstica quanto industrial. Esta turbina eólica está alojada em um trailer que pode ser impulsionado por um SUV ou RV.

Quando dobrada, a turbina Uprise pode ser usada em vias públicas. Mas quando desdobrado, ele se transforma em uma turbina eólica de quinze metros de altura e capacidade de 50 kW.

O Uprise pode ser usado ao viajar em uma casa móvel, para fornecer energia a objetos distantes ou residências particulares comuns. Ao instalar essa turbina em seu quintal, seu dono pode até vender o excedente de eletricidade aos vizinhos.

Makani Power é um projeto da empresa de mesmo nome, que recentemente ficou sob o controle de um laboratório semissecreto de inovações. A ideia por trás dessa tecnologia é simples e engenhosa. É uma pequena pipa que pode voar até um quilômetro e gerar eletricidade.

A aeronave Makani Power está equipada com turbinas eólicas embutidas que irão operar ativamente em altitudes onde a velocidade do vento é significativamente maior do que no nível do solo. A energia recebida, neste caso, é transmitida através do cabo que conecta a pipa à estação base.

A energia também será gerada a partir dos movimentos da própria aeronave Makani Power. Ao puxar o cabo com a força do vento, esta pipa fará o dínamo embutido na estação base girar.

Com a ajuda de Makani Power, você pode fornecer energia para casas particulares e objetos remotos onde é impraticável colocar uma linha de força tradicional.

As células solares modernas ainda têm uma eficiência muito baixa. E, portanto, para obter deles indicadores de alto desempenho, é necessário cobrir grandes espaços com painéis. Mas uma tecnologia chamada Betaray pode aumentar a eficiência em cerca de três vezes.

Betaray é uma pequena unidade que pode ser colocada no pátio de uma casa particular ou no telhado de um prédio alto. É baseado em uma esfera de vidro transparente com um diâmetro de pouco menos de um metro. Ele coleta a luz do sol e a concentra em um painel fotovoltaico pequeno o suficiente. A eficiência máxima dessa tecnologia tem um desempenho impressionante de 35%.

Ao mesmo tempo, a própria instalação do Betaray é dinâmica. Ele se ajusta automaticamente à posição do Sol no céu para trabalhar em seu potencial máximo a qualquer momento. E mesmo à noite, essa bateria gera eletricidade ao converter a luz da lua, das estrelas e das luzes da rua.

O artista dinamarquês-islandês Olafur Eliasson lançou um projeto extraordinário chamado Little Sun, que combina criatividade, tecnologia e o compromisso social de pessoas de sucesso com os desfavorecidos. Estamos falando de um pequeno dispositivo em forma de flor de girassol, que durante o dia se enche de energia da luz solar para trazer a luz da noite para os cantos mais escuros do planeta.

Qualquer pessoa pode doar dinheiro para que a lâmpada solar Little Sun apareça na vida de uma família de um país do terceiro mundo. As lâmpadas Little Sun permitem que crianças de favelas e vilas remotas passem as noites estudando ou lendo, sem as quais o sucesso na sociedade moderna é impossível.

Você também pode comprar lâmpadas Little Sun para você, tornando-as parte de sua vida. Esses dispositivos podem ser usados ​​em ambientes externos ou para criar uma atmosfera noturna deslumbrante ao ar livre.

Muitos céticos zombam dos atletas, alegando que a força que eles gastam durante o exercício pode ser usada para gerar eletricidade. Os criadores concordaram com essa opinião e criaram o primeiro conjunto de equipamentos de ginástica ao ar livre do mundo, cada um deles uma pequena usina elétrica.

O primeiro campo esportivo Green Heart surgiu em novembro de 2014 em Londres. A eletricidade gerada por entusiastas do exercício pode ser usada para carregar dispositivos móveis, como smartphones ou tablets.

A plataforma Green Heart envia energia excedente para as redes elétricas locais.

Paradoxalmente, até as crianças podem ser obrigadas a gerar energia verde. Afinal, eles nunca são avessos a fazer algo, de alguma forma brincando e se divertindo. Portanto, os engenheiros holandeses criaram um balanço incomum chamado Giraffe Street Lamp, que usa a inquietação das crianças no processo de geração de eletricidade.

O Giraffe Street Lamp gera energia quando é usado para o fim a que se destina. Ao balançar no assento, crianças ou adultos estimulam o dínamo embutido nessa estrutura.

É claro que a eletricidade recebida não será suficiente para o pleno funcionamento de um edifício residencial privado. Mas a energia acumulada durante o dia de jogos é suficiente para o funcionamento de um poste de luz não muito potente por algumas horas após o anoitecer.

A operadora de telefonia móvel Vodafone percebe que seus lucros aumentam quando os telefones dos clientes estão abertos 24 horas por dia, e seus próprios proprietários não se preocupam sobre onde encontrar uma saída para carregar as baterias de seus gadgets. Portanto, esta empresa patrocinou o desenvolvimento de uma tecnologia incomum chamada Power Pocket.

Os dispositivos baseados na tecnologia Power Pocket devem ser localizados o mais próximo possível do corpo humano, a fim de usar seu calor para gerar eletricidade para as necessidades domésticas.

No momento, baseados na tecnologia Power Pocket, foram criados dois produtos práticos: um short e um saco de dormir. Eles foram testados pela primeira vez durante o Festival da Ilha de Wight em 2013. A experiência acabou sendo um sucesso, uma noite com uma pessoa em um saco de dormir foi o suficiente para carregar a bateria do smartphone em cerca de 50 por cento.

Nesta revisão, falamos apenas sobre as fontes alternativas de energia que podem ser utilizadas para as necessidades domésticas: em casa, no escritório ou no lazer. Mas ainda existem muitas tecnologias "verdes" modernas extraordinárias desenvolvidas para uso em escala industrial. Você pode ler sobre eles na revisão.

Em conexão com o desenvolvimento de tecnologias de produção e uma significativa deterioração da situação ambiental em muitas regiões do mundo, a humanidade se depara com o problema de encontrar novas fontes de energia. Por um lado, a quantidade de energia produzida deve ser suficiente para o desenvolvimento da produção, da ciência e dos serviços públicos, por outro lado, a produção de energia não deve prejudicar o meio ambiente.

Essa formulação da pergunta levou à busca das chamadas fontes alternativas de energia - fontes que atendam aos requisitos acima. Através dos esforços da ciência mundial, muitas dessas fontes foram descobertas, no momento a maioria delas já é usada mais ou menos amplamente. Chamamos sua atenção para uma breve visão geral deles:

Energia solar

As usinas solares são usadas ativamente em mais de 80 países; elas convertem a energia solar em eletricidade. Existem diferentes formas de conversão e, consequentemente, diferentes tipos de usinas solares. As estações mais comuns usam conversores fotovoltaicos (células fotovoltaicas) combinados em painéis solares. A maioria das maiores instalações fotovoltaicas do mundo está localizada nos Estados Unidos.

Energia eólica

As centrais eólicas (parques eólicos) são amplamente utilizadas nos EUA, China, Índia, bem como em alguns países da Europa Ocidental (por exemplo, na Dinamarca, onde 25% de toda a eletricidade é produzida desta forma). A energia eólica é uma fonte de energia alternativa muito promissora e, atualmente, muitos países estão expandindo significativamente o uso de usinas desse tipo.

Biocombustíveis

As principais vantagens desta fonte de energia em relação a outros tipos de combustível são a sua compatibilidade com o meio ambiente e a sua renovabilidade. Nem todos os tipos de biocombustíveis pertencem a fontes alternativas de energia: a lenha tradicional também é biocombustível, mas não é uma fonte alternativa de energia. Os biocombustíveis alternativos são sólidos (turfa, madeira e resíduos agrícolas), líquidos (biodiesel e óleo de biomassa, bem como metanol, etanol, butanol) e gasosos (hidrogênio, metano, biogás).

Energia das marés e ondas

Ao contrário da hidreletricidade tradicional, que usa a energia do fluxo de água, a hidreletricidade alternativa ainda não está difundida. As principais desvantagens das usinas maremotrizes são o alto custo de sua construção e as variações diárias de capacidade, pelo que é aconselhável utilizar usinas desse tipo apenas em sistemas elétricos que também utilizem outras fontes de energia. As principais vantagens são a compatibilidade ambiental e o baixo custo de produção de energia.

Energia térmica da terra

Para desenvolver essa fonte de energia, são utilizadas usinas geotérmicas, aproveitando a energia de águas subterrâneas de alta temperatura, além de vulcões. No momento, a energia hidrotérmica é mais comum, utilizando a energia de fontes termais subterrâneas. A energia petrotérmica baseada no uso do calor "seco" do interior da Terra está atualmente subdesenvolvida; o principal problema é considerado a baixa rentabilidade deste método de obtenção de energia.

Eletricidade atmosférica

(Os relâmpagos na superfície da Terra ocorrem quase simultaneamente em vários lugares do planeta.)

A energia da tempestade, baseada na captura e acúmulo de energia elétrica, ainda está em sua infância. Os principais problemas da energia das tempestades são a mobilidade das frentes das tempestades, bem como a velocidade das descargas elétricas atmosféricas (raios), o que dificulta o acúmulo de sua energia.

Hoje, o mundo inteiro é abastecido com eletricidade por meio da combustão de carvão e gás (combustíveis fósseis), da exploração de fluxos de água e do controle de reações nucleares. Essas abordagens são bastante eficazes, mas no futuro teremos que abandoná-las, nos voltando para uma direção como a energia alternativa.

Grande parte dessa necessidade se deve ao fato de que os combustíveis fósseis são limitados. Além disso, os métodos tradicionais de geração de eletricidade são um dos fatores de poluição ambiental. É por isso o mundo precisa de uma alternativa "saudável".

Oferecemos nossa versão do TOP de métodos não convencionais de geração de energia, que no futuro podem se tornar uma substituição das usinas usuais.

7º lugar. Energia distribuída

Antes de considerar fontes alternativas de energia, examinemos um conceito interessante que, no futuro, é capaz de mudar a estrutura do sistema energético.

Hoje, a eletricidade é gerada em grandes estações, transmitida às redes de distribuição e fornecida às nossas residências. A abordagem distribuída implica uma gradual abandono da produção centralizada de eletricidade... Isso pode ser alcançado por meio da construção de pequenas fontes de energia nas proximidades de um consumidor ou grupo de consumidores.

O seguinte pode ser usado como fonte de energia:

• usinas de microturbina;
• usinas de turbina a gás;
• caldeiras a vapor;
• painéis solares;
• turbinas eólicas;
• bombas de calor, etc.

Essas minicentrais para uso doméstico serão conectadas à rede geral. A energia excedente fluirá para lá e, se necessário, a rede elétrica pode compensar a falta de energia, por exemplo, quando os painéis solares têm pior desempenho devido ao tempo nublado.

No entanto, a implementação deste conceito hoje e no futuro próximo é improvável, se falamos de uma escala global. Isso se deve principalmente ao alto custo da transição de energia centralizada para energia distribuída.

6º lugar. Energia de tempestade

Por que gerar eletricidade quando você pode simplesmente "pegá-la" do nada? Em média, um raio corresponde a 5 bilhões de Joules de energia, o que equivale a queimar 145 litros de gasolina. Teoricamente, as usinas com tempestades reduzirão significativamente o custo da eletricidade.

Tudo ficará assim: as estações estão localizadas em regiões com maior atividade de tempestades, “coletam” descargas e acumulam energia. Depois disso, a energia é fornecida para a rede. É possível capturar um raio com a ajuda de pára-raios gigantes, mas o principal problema permanece - acumular o máximo de energia elétrica possível em uma fração de segundo. No estágio atual, não se pode prescindir de supercondensadores e conversores de tensão, mas no futuro uma abordagem mais delicada pode aparecer.

Se falamos de eletricidade "do nada", não se pode nem mesmo lembrar os adeptos da formação de energia livre. Por exemplo, Nikola Tesla uma vez ostensivamente demonstrou um dispositivo para gerar corrente elétrica do éter para operar um carro.

5º lugar. Queima de combustíveis renováveis

Em vez de carvão, as usinas podem queimar os chamados “ biocombustível " São matérias-primas vegetais e animais processadas, resíduos de organismos e alguns resíduos industriais de origem orgânica. Os exemplos incluem lenha comum, cavacos de madeira e biodiesel, que é encontrado em postos de gasolina.

No setor de energia, os cavacos de madeira são os mais comumente usados. É colhido nas indústrias madeireira ou madeireira. Após a trituração, é prensado em grânulos de combustível e, dessa forma, é enviado ao TPP.

Até 2019, a Bélgica deve ter concluído a construção da maior usina que vai operar com biocombustíveis. Segundo as previsões, terá de produzir 215 MW de energia elétrica. Isso é suficiente para 450.000 residências.

Fato interessante! Muitos países praticam o cultivo da chamada "floresta energética" - árvores e arbustos que são mais adequados para as necessidades de energia.

Ainda é improvável que se desenvolvam energias alternativas na direção dos biocombustíveis, porque existem soluções mais promissoras.

4º lugar. Usinas de energia das marés e ondas

As usinas hidrelétricas tradicionais operam de acordo com o seguinte princípio:

1. A pressão da água é fornecida às turbinas.
2. As turbinas começam a girar.
3. A rotação é transmitida para geradores que geram eletricidade.

A construção de uma hidrelétrica é mais cara do que uma termelétrica e só é possível em locais com grandes reservas de energia hídrica. Mas o maior problema são os danos aos ecossistemas devido à necessidade de construção de barragens.

As usinas de energia das marés operam em um princípio semelhante, mas use o poder da vazante e do fluxo para gerar energia.

Os tipos de energia alternativa da "água" incluem uma área tão interessante como a energia das ondas. A sua essência resume-se à geração de eletricidade a partir da energia das ondas do oceano, que é muito superior à do maremoto. A usina de energia das ondas mais poderosa hoje é Pelamis P-750 , que gera 2,25 MW de eletricidade.

Balançando nas ondas, esses enormes convetores ("cobras") se curvam, fazendo com que os pistões hidráulicos se movam por dentro. Eles bombeiam óleo por meio de motores hidráulicos, que por sua vez giram geradores elétricos. A eletricidade resultante é entregue à costa por meio de um cabo que passa ao longo do fundo. No futuro, o número de convetores será multiplicado e a estação terá capacidade para gerar até 21 MW.

3º lugar. Estações geotérmicas

A energia alternativa é bem desenvolvida na direção geotérmica. As usinas geotérmicas geram eletricidade convertendo de fato a energia da terra, ou melhor, a energia térmica de fontes subterrâneas.

Existem vários tipos de tais usinas, mas em todos os casos eles são baseados no mesmo princípio do trabalho: o vapor de uma fonte subterrânea sobe até o poço e faz girar uma turbina conectada a um gerador elétrico. Hoje, a prática é comum quando a água é bombeada para um reservatório subterrâneo a grande profundidade, onde evapora sob a influência de altas temperaturas e entra nas turbinas na forma de vapor sob pressão.

As áreas com um grande número de gêiseres e fontes termais abertas, que são aquecidas por atividade vulcânica, são mais adequadas para fins de energia geotérmica.

Então, na Califórnia existe todo um complexo geotérmico chamado " Gêiseres " Reúne 22 estações gerando 955 MW. A fonte de energia, neste caso, é uma câmara magmática de 13 km de diâmetro a uma profundidade de 6,4 km.

2 º lugar. Usinas eólicas

A energia eólica é uma das fontes mais populares e promissoras para a geração de eletricidade.

O princípio de operação de uma turbina eólica é simples:

• sob a influência da força do vento, as pás giram;
• a rotação é transmitida ao gerador;
• o gerador gera corrente alternada;
• a energia resultante geralmente é armazenada em baterias.

A potência de um gerador eólico depende da envergadura das pás e de sua altura. Portanto, estão instalados em áreas abertas, campos, morros e na zona costeira. As instalações com 3 lâminas e um eixo vertical de rotação funcionam de forma mais eficiente.

Fato interessante! Na verdade, a energia eólica é uma forma de energia solar. Isso é explicado pelo fato de que os ventos surgem devido ao aquecimento desigual da atmosfera e da superfície terrestre pelos raios solares.

Você não precisa de um conhecimento profundo de engenharia para fazer uma turbina eólica. Assim, muitos artesãos conseguiram se desconectar da rede elétrica geral e mudar para energia alternativa.

A Vestas V-164 é a turbina eólica mais potente até hoje. Gera 8 MW.

Para a produção de eletricidade em escala industrial, utilizam-se parques eólicos, compostos por diversas turbinas eólicas. O maior é a usina " Viola "Localizada na Califórnia. Sua capacidade é de 1550 MW.

1 º lugar. Usinas de energia solar (SES)

A energia solar tem as melhores perspectivas. A tecnologia de conversão da radiação solar com o auxílio de células solares está se desenvolvendo a cada ano, tornando-se cada vez mais eficiente.

Na Rússia, a energia solar é relativamente mal desenvolvida. No entanto, algumas regiões apresentam excelentes resultados neste setor. Tomemos, por exemplo, a Crimeia, onde operam várias usinas de energia solar poderosas.

No futuro, pode possivelmente desenvolver energia espacial... Nesse caso, o SES será construído não na superfície da Terra, mas na órbita do nosso planeta. A maior vantagem desta abordagem é que os painéis fotovoltaicos serão capazes de receber muito mais luz solar porque não será prejudicado pela atmosfera, clima e estações.

Conclusão

A energia alternativa tem várias áreas promissoras. Seu desenvolvimento gradual, mais cedo ou mais tarde, levará à substituição dos métodos tradicionais de geração de eletricidade. E não é absolutamente necessário que apenas uma das tecnologias listadas seja usada em todo o mundo. Para mais detalhes, veja o vídeo abaixo.

Até as crianças em idade escolar sabem que as reservas de petróleo, gás e carvão não são infinitas. Os preços da energia aumentam constantemente, forçando os pagadores a suspirar pesadamente e pensar em aumentar sua própria renda. Apesar das conquistas da civilização, há muitos lugares fora das cidades que não são abastecidos com gás e em alguns lugares nem há eletricidade. Onde existe tal oportunidade, o custo de instalação do sistema às vezes não corresponde ao nível de renda da população. Não é de se estranhar que a energia alternativa do tipo faça você mesmo seja de interesse tanto para os proprietários de grandes e pequenas casas de campo quanto para os habitantes da cidade.

O mundo inteiro ao nosso redor está cheio de energia, que não está contida apenas nas entranhas da terra. De volta à escola, nas aulas de geografia, aprendemos que é possível com alta eficiência usar a energia do vento, do sol, da vazante e da vazante, da queda d'água, do núcleo da terra e de outros portadores de energia semelhantes na escala de países e continentes inteiros. No entanto, também pode ser usado para aquecer uma casa separada.

Tipos de fontes alternativas de energia

Dentre as opções de fontes naturais de abastecimento privado de energia, cabe destacar:

• painéis solares;
• coletores solares;
• bombas de calor;
• geradores eólicos;
• instalações para absorver a energia da água;
• usinas de biogás.

Tendo fundos suficientes, você pode comprar um modelo pronto de um desses dispositivos e solicitar sua instalação. Respondendo aos desejos dos consumidores, os industriais há muito dominam a fabricação de painéis solares, bombas de calor, etc. No entanto, seu custo permanece constantemente alto. Esses dispositivos podem ser feitos de forma independente, economizando algum dinheiro, mas gastando mais tempo e esforço.

Vídeo: que energia natural pode ser usada

O princípio de operação e uso de painéis solares em uma casa privada

O fenômeno físico em que se baseia o princípio de funcionamento desta fonte de energia é o efeito fotoelétrico. A luz do sol que atinge sua superfície libera elétrons, o que cria um excesso de carga dentro do painel. Se você conectar uma bateria a ele, então, graças ao raio, uma corrente aparecerá no número de cargas no circuito.

O princípio da bateria solar é o efeito fotoelétrico.

As estruturas capazes de captar e transformar a energia solar são numerosas, variadas e em constante aperfeiçoamento. Para muitos artesãos, aperfeiçoar esses designs úteis tornou-se um grande hobby. Em exposições temáticas, esses entusiastas exibem de bom grado muitas idéias úteis.

Para fazer painéis solares, você precisa adquirir fotocélulas monocristalinas ou policristalinas, colocá-las em uma moldura transparente, que é fixada com uma caixa resistente.

Vídeo: fazendo uma bateria solar com suas próprias mãos

As baterias prontas são colocadas, é claro, no lado mais ensolarado do telhado. Neste caso, deve ser prevista a possibilidade de ajuste da inclinação do painel. Por exemplo, em caso de queda de neve, os painéis devem ser colocados quase na vertical, caso contrário, uma camada de neve pode interferir no funcionamento das baterias ou mesmo danificá-las.

Construção e uso de coletores solares

Um coletor solar primitivo é uma placa de metal preta colocada sob uma fina camada de líquido transparente. Como você sabe do curso de física da escola, objetos escuros esquentam mais do que objetos claros. Esse líquido se move com o auxílio de uma bomba, resfria a placa e aquece ao mesmo tempo. O circuito de fluido aquecido pode ser colocado em um tanque conectado a uma fonte de água fria. Ao aquecer a água do tanque, o líquido do coletor é resfriado. E então ele volta. Assim, este sistema de energia permite obter uma fonte constante de água quente e, no inverno, também radiadores quentes.

Existem três tipos de coletores, diferindo no dispositivo

Hoje, existem 3 tipos de dispositivos:

• ar;
• tubular;
• plano.

Ar

Os coletores de ar consistem em placas de cor escura

Os coletores de ar são placas pretas cobertas com vidro ou plástico transparente. O ar circula naturalmente ou com força em torno dessas placas. O ar quente é usado para aquecer cômodos da casa ou para secar roupas.

A vantagem é a extrema simplicidade do design e baixo custo. A única desvantagem é o uso de circulação de ar forçada. Mas você pode fazer sem isso.

Tubular

A vantagem de tal coletor é a simplicidade e confiabilidade.

Os coletores tubulares têm a forma de vários tubos de vidro enfileirados e recobertos por dentro com um material absorvente de luz. Eles são conectados a um coletor comum e o fluido circula por eles. Esses coletores possuem 2 formas de transferência da energia recebida: direta e indireta. O primeiro método é usado no inverno. O segundo é usado durante todo o ano. Existe uma variação usando tubos de vácuo: um é inserido no outro e um vácuo é criado entre eles.

Isso os isola do meio ambiente e retém melhor o calor gerado. As vantagens são simplicidade e confiabilidade. As desvantagens incluem o alto custo de instalação.

Plano

Para fazer os coletores trabalharem com mais eficiência, os engenheiros sugeriram o uso de concentradores

O coletor plano é o tipo mais comum. Foi ele quem serviu de exemplo para explicar o princípio de funcionamento desses dispositivos. A vantagem dessa variedade é a sua simplicidade e baixo custo em comparação com outras. A desvantagem é a perda significativa de calor do que outros subtipos não sofrem.

Para melhorar os sistemas solares já existentes, os engenheiros sugeriram o uso de uma espécie de espelhos chamados concentradores. Eles permitem que você aumente a temperatura da água de 120 ° C para 200 ° C. Essa subespécie de coletores é chamada de concentração. Esta é uma das opções mais caras, o que sem dúvida é uma desvantagem.

Instruções completas para fazer a instalação do coletor solar em nosso próximo artigo:

Uso de energia eólica

Se o vento é capaz de impulsionar bandos de nuvens, por que não usar sua energia para outras coisas úteis? A busca por uma resposta a essa pergunta levou engenheiros a criar um gerador eólico. Este dispositivo geralmente consiste em:

• gerador;
• Torre Alta;
• lâminas que giram para pegar o vento;
• baterias;
• sistemas de controle eletrônico.

O princípio de operação de um gerador eólico é bastante simples. As lâminas, girando com o vento forte, giram os eixos de transmissão (nas pessoas comuns - a caixa de câmbio). Eles são conectados a um alternador. A transmissão e o gerador estão localizados em um berço ou, em outras palavras, em uma nacela. Pode ter um mecanismo giratório. O gerador é conectado aos controles automáticos e a um transformador de reforço de tensão. Após o transformador, a tensão, cujo valor aumentou, é transferida para o sistema de alimentação geral.

As turbinas eólicas são adequadas para áreas onde o vento sopra constantemente

Uma vez que as questões de criação de geradores eólicos vêm sendo estudadas há muito tempo, existem projetos para uma grande variedade de designs desses dispositivos. Os modelos com eixo de rotação horizontal ocupam um espaço bastante grande, mas as turbinas eólicas com eixo de rotação vertical são muito mais compactas. Obviamente, é necessário um vento forte o suficiente para que o dispositivo funcione de maneira eficaz.

Vantagens:

• sem emissões;
• autonomia;
• usando um dos recursos renováveis;

Desvantagens:

• a necessidade de vento constante;
• alto preço inicial;
• ruído de giro e radiação eletromagnética;
• ocupar grandes áreas.

A turbina eólica deve ser colocada o mais alto possível para funcionar de forma eficiente. Os modelos com eixo vertical de rotação são mais compactos do que a rotação horizontal

Um guia passo a passo para fazer um gerador eólico com suas próprias mãos em nosso site:

Água como fonte de energia

A forma mais famosa de usar água para gerar eletricidade são, obviamente, as usinas hidrelétricas. Mas ele não é o único. Existe também a energia das marés e a energia das correntes. E agora, em ordem.

Uma usina hidrelétrica é uma barragem que possui várias eclusas para descarga controlada de água. Essas comportas são conectadas às lâminas do gerador da turbina. Fluindo sob pressão, a água o faz girar, gerando eletricidade.

Desvantagens:

• inundação de áreas costeiras;
• diminuição do número de ribeirinhos;

Estações especiais estão sendo construídas para usar energia hídrica

Força das correntes

Este método de geração de energia é semelhante a um gerador eólico, com a única diferença de que um gerador com pás enormes é colocado em uma grande corrente marítima. Como a Corrente do Golfo, por exemplo. Mas é muito caro e tecnicamente difícil. Portanto, todos os grandes projetos permanecem no papel por enquanto. No entanto, existem projetos pequenos, mas ativos, que demonstram as possibilidades deste tipo de energia.

Energia das marés

O projeto da usina, que converte essa forma de energia em eletricidade, é uma enorme barragem localizada em uma baía marítima. Possui orifícios por onde a água penetra para o lado oposto. Eles são conectados por dutos a geradores de energia.

A usina das marés funciona da seguinte maneira: durante a maré, o nível da água sobe e é criada uma pressão que pode girar o eixo do gerador. No final da maré, as enseadas são fechadas e durante a vazante, que ocorre após 6 horas, as saídas são abertas e o processo se repete no sentido contrário.

As vantagens deste método:

• serviço barato;
• isca para turistas.

Desvantagens:

• custos de construção significativos;
• danos à vida marinha;
• erros de projeto podem causar inundações em cidades próximas.

Aplicação de biogás

Durante o processamento anaeróbio de resíduos orgânicos, o chamado biogás é liberado. O resultado é uma mistura de gases consistindo de metano, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. O gerador de biogás consiste em:

• tanque selado;
• uma rosca para misturar resíduos orgânicos;
• um tubo de ramificação para descarregar a massa residual de resíduos;
• bocais para encher resíduos e água;
• um tubo de ramificação através do qual o gás recebido entra.

Freqüentemente, um recipiente para processamento de resíduos não é disposto na superfície, mas no solo. Para evitar que o gás resultante vaze, ele é totalmente vedado. Deve-se lembrar que no processo de evolução do biogás, a pressão no tanque está constantemente aumentando, portanto, o gás deve ser retirado regularmente do tanque. Além do biogás, o processamento produz um excelente fertilizante orgânico, útil para o cultivo de plantas.

Requisitos de segurança aumentados são impostos ao dispositivo e às regras de operação para tal dispositivo, uma vez que é perigoso inalar biogás e pode explodir. No entanto, em vários países do mundo, por exemplo, na China, este método de obtenção de energia é bastante difundido.

Uma usina de biogás como esta pode ser cara

Este produto residual pode ser usado como:

• matéria-prima para uma usina termelétrica e uma usina de cogeração;
• substituição do gás natural em fogões, queimadores e caldeiras.

O ponto forte desse tipo de combustível é sua renovabilidade e disponibilidade, principalmente nas aldeias, de matéria-prima para processamento. Este tipo de combustível também tem uma série de desvantagens, como:

• emissões de combustão;
• tecnologia de produção imperfeita;
• o preço de um aparelho para a produção de biogás.

O projeto de um gerador para produção de biogás é muito simples, mas alguns cuidados devem ser tomados na hora de operá-lo, pois o biogás é uma substância inflamável prejudicial à saúde.

A composição e a quantidade de biogás produzido a partir dos resíduos dependem do substrato. A maior parte do gás é obtida com a utilização de gordura, grão, glicerina técnica, erva fresca, silagem, etc. Normalmente carrega-se no tanque uma mistura de resíduos de origem animal e vegetal, à qual é adicionada uma certa quantidade de água. No verão, é recomendado aumentar o teor de umidade da massa para 94-96%, e no inverno, 88-90% de umidade é suficiente. A água fornecida ao tanque de resíduos deve ser aquecida a 35-40 graus, caso contrário, os processos de decomposição serão retardados. Para reter o calor, uma camada de material isolante de calor é montada na parte externa do tanque.

O uso de biocombustíveis (biogás)

A bomba de calor é baseada no princípio reverso de Carnot. Este é um dispositivo bastante grande e bastante complexo que coleta energia térmica de baixo grau do ambiente e a converte em energia de alto potencial. Na maioria das vezes, as bombas de calor são usadas para aquecer salas. O dispositivo consiste em:

• um circuito externo com refrigerante;
• um circuito interno com refrigerante;
• evaporador;
• compressor;
• capacitor.

O sistema também usa freon. O circuito externo de uma bomba de calor pode absorver energia de vários meios: terra, água, ar. Os custos de mão de obra para sua criação dependem do tipo de bomba e de sua configuração. O mais difícil é montar uma bomba solo-água, em que o contorno externo fique horizontalmente na coluna de solo, pois para isso é necessária uma grande movimentação de terra. Se houver um reservatório perto da casa, faz sentido fazer uma bomba de calor água-água. Neste caso, o contorno externo é simplesmente baixado para o reservatório.

A bomba de calor converte a energia de baixo grau da terra, água ou ar em energia térmica de alto grau, o que permite aquecer o edifício de forma bastante eficiente

A eficiência de uma bomba de calor não depende tanto de quão alta está a temperatura do meio, mas de sua constância. Uma bomba de calor devidamente projetada e instalada pode fornecer a uma casa calor suficiente durante o inverno, mesmo com água, solo ou temperaturas do ar muito baixas. No verão, as bombas de calor podem funcionar como um ar condicionado, refrigerando a casa.

Para usar essas bombas, você deve primeiro executar as operações de perfuração.

As vantagens dessas instalações incluem:

• eficiência energética;
• segurança contra incêndios;
• multifuncionalidade;
• operação de longo prazo até a primeira grande revisão.

Os pontos fracos de tal sistema são:

• alto preço inicial em comparação com outros métodos de aquecimento do edifício;
• requisito para o estado da rede de alimentação;
• mais barulhento do que uma caldeira a gás clássica;
• a necessidade de perfuração.

Vídeo: como funcionam as bombas de calor

Como você pode ver, para fornecer calor e eletricidade à sua casa, você pode usar a energia solar, a força do vento e da água. Cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens. Mesmo assim, de todas as opções existentes, pode ser usado um método que seja barato e eficaz.

A eletricidade é uma das fontes de energia mais importantes para uma residência privada. A eletricidade ajuda a cozinhar, aquecer uma sala, bombear água nela e iluminar com simplicidade. É capaz de substituir completamente o abastecimento de gás e abastecimento de água central. Sem eletricidade, uma casa moderna não é considerada confortável e funcional. As linhas de alta tensão chegam até mesmo às vilas e cidades mais remotas, fornecendo eletricidade. Mas ainda existem lugares onde as comunicações não são estabelecidas e sua instalação custará uma quantia decente. Nessa situação, fontes alternativas de energia ajudarão. Eles são ecologicamente corretos, completamente autônomos e financeiramente benéficos. O proprietário de sua própria fonte de energia elétrica não depende de reparos planejados, quebras e blecautes que deixam aldeias inteiras sem eletricidade. As fontes de energia não convencionais mais comuns e não muito conhecidas são discutidas em detalhes abaixo.

Geradores de energia

A primeira e mais popular fonte de energia doméstica, mais frequentemente encontrada em residências, são os geradores elétricos. De acordo com o tipo de combustível utilizado, eles são divididos em diesel, gasolina e gás.

Os geradores a diesel apresentam inúmeras vantagens, entre elas economia, confiabilidade e baixo risco de incêndio. Com o uso diário regular, um gerador a diesel é muito mais lucrativo do que modelos com consumo de gás ou gasolina. O consumo de combustível dos equipamentos a diesel não é grande, o preço do combustível também não é alto, não exige reparos caros e investimentos financeiros. As desvantagens dos geradores a diesel são a grande quantidade de gases emitidos durante a operação, o ruído e o alto preço do aparelho em si. O preço do equipamento com potência de 5 kW é em média R $ 850.

Gerador a gasolina - esta unidade é ideal como fonte de alimentação de reserva ou sazonal. Os geradores que operam com esse tipo de combustível são pequenos, fazem pouco ruído durante a operação e o dispositivo em si tem um preço mais baixo que o diesel. O preço médio de um gerador a gasolina de 5 kW é de $ 500. Desvantagens do uso de gerador elétrico a gasolina - embora o nível de ruído seja baixo, ocorre uma grande emissão de dióxido de carbono durante o funcionamento, portanto o aparelho deve ser colocado em salas separadas e com bom isolamento acústico.

Os geradores de eletricidade a gás provaram ser bons de todos os lados. Eles funcionam tanto com gás natural quanto com combustível liquefeito em cilindros. O nível de ruído desses dispositivos é o mais baixo, a vida útil é muito alta. O preço médio de um dispositivo de 5 kW é de US $ 600.

O uso de energia solar

Outra fonte alternativa de energia elétrica é a energia solar. Ele é usado não apenas para gerar eletricidade, mas também para fornecer aquecimento autônomo. Para obter eletricidade do sol, são instalados painéis solares de vários tamanhos, equipados com bateria e inversor. Os benefícios do uso de fontes de eletricidade movidas a energia solar incluem:

• A capacidade de renovar.
• Operação absolutamente silenciosa.
• Segurança para a saúde humana e para o meio ambiente, uma vez que os aparelhos utilizados nesta tecnologia não emitem nenhuma substância para a atmosfera.
• Fácil de instalar durante a instalação.

Todas essas qualidades fazem das fontes de energia solar uma das mais populares. Mas este método de geração de eletricidade também tem desvantagens:

• Para casas com alto índice de consumo de energia elétrica, será necessária a instalação de equipamentos de grande área, o que ocupará muito espaço na área local. A área da estação deve ser de pelo menos 10 m2. Ou seja, esse tipo de produção de energia não está disponível para proprietários de pequenos lotes.
• A segunda desvantagem é a dependência de mudanças diárias e sazonais na radiação solar.
• Terceiro - durante o funcionamento, essas instalações não emitem substâncias nocivas, mas para a fabricação das fotocélulas e heliossistemas que compõem a bateria solar são utilizadas substâncias altamente tóxicas e de difícil descarte.

A estação finalizada tem um preço de $ 3.500 a $ 7.000. Uma forma mais econômica de obter energia solar é por meio de coletores para aquecimento de água. Este equipamento captura o calor solar mesmo nos dias em que a estrela está escondida atrás das nuvens. É utilizado apenas para aquecimento de água, não gera eletricidade. Um coletor cobre a necessidade diária de água quente para uma família de três pessoas. O preço varia de $ 1000 a $ 4000. Existe apenas uma desvantagem desse tipo de equipamento, inerente às baterias solares - a impossibilidade de funcionar em áreas com baixa atividade solar e à noite.

Uso de energia eólica

As instalações para converter a energia de uma corrente de ar em eletricidade também não são mais uma fantasia e são usadas em todos os lugares. Eles trabalham com o princípio das turbinas eólicas, que convertem a energia cinética do vento em energia mecânica a partir da rotação da turbina. Essa energia é coletada e convertida em corrente alternada pelo inversor. A velocidade mínima do vento na qual a eletricidade é gerada a partir do volante é de 2 m / s. A velocidade ótima do vento é de 8 m / s. De acordo com o tipo de construção, os geradores eólicos são divididos em modelos com rotor horizontal e rotor vertical.

O projeto horizontal do gerador apresenta um alto índice de eficiência, uma pequena quantidade de materiais é utilizada durante a instalação. Desvantagens - um mastro alto é necessário para a instalação, o gerador em si tem uma parte mecânica complexa, não é conveniente manter. Os verticais se distinguem por uma gama mais ampla de velocidades do vento nas quais operam. Mas, ao mesmo tempo, os geradores eólicos verticais não são econômicos, pois exigem o uso de mais equipamentos e materiais.

O uso do parque eólico é limitado por indicadores de vento no contexto de cada estação. Se no período de entressafra, com aumento da atividade aérea, a estação será muito eficaz, então em dias de calmaria, a eletricidade não será gerada. Para atenuar esta diferença e abastecer a casa com corrente elétrica de forma ininterrupta, o parque eólico está equipado com uma bateria acumuladora. Essa medida ajuda a armazenar energia em climas ventosos e utilizá-la em períodos de calmaria.

Uma alternativa para instalar uma bateria de armazenamento em um parque eólico é converter energia em calor. É utilizado para aquecimento e abastecimento de água quente. Neste projeto, a bateria é substituída por um tanque de armazenamento de água. Usar um parque eólico dessa forma permite que você reduza seu custo total em 25%. O custo de um parque eólico com bateria é em média $ 10.000, sem bateria - $ 1000-2000.

Entre as nuances não muito agradáveis ​​do uso de um parque eólico está a necessidade de montar uma base para o equipamento. É reforçado com especial cuidado para que durante ventos fortes o mastro e o moinho de vento não sejam arrancados do solo. A segunda nuance é a possibilidade de formação de gelo das lâminas no inverno, o que reduz a eficiência da estação. Durante a operação, este equipamento gera ruído e vibração, portanto, é montado longe de edifícios residenciais.

Uso de energia geotérmica

A energia geotérmica é uma fonte relativamente nova de energia para uma casa particular. Nesse caso, é utilizado o calor, que se forma nas entranhas do planeta. O núcleo do globo tem uma temperatura elevada que chega à superfície em áreas vulcânicas, fontes de água e vapor, e também é encontrada nas camadas profundas do planeta. O calor geotérmico é usado como fonte de energia para eletricidade e calor.

O princípio de operação de uma fonte de energia geotérmica em uma casa particular é bastante simples - é perfurado um poço no qual é instalada uma bomba de calor. A instalação bombeia água quente de camadas profundas e, ao ser resfriada, gera energia, que é então convertida em eletricidade. Durante o funcionamento, esta instalação consome corrente elétrica, mas ao mesmo tempo, para cada kW gasto, gera 5-6 kW de corrente. O custo médio de instalação para uma casa de 150 m2 é de $ 30.000. Benefícios do uso - uma fonte inesgotável de energia que não depende da estação, da hora do dia e das condições meteorológicas.

Desvantagens de usar a energia da Terra - a água termal geralmente é altamente mineralizada e contém impurezas tóxicas, portanto não pode ser enviada para os esgotos comuns. A água residual é devolvida ao horizonte profundo de onde foi bombeada. Alguns cientistas acreditam que esse tipo de produção de energia leva a um aumento da atividade sísmica na crosta terrestre.

Uso de energia de biomassa

Muitas pessoas já ouviram falar dos biocombustíveis. Em torno deste tipo de crítica, muita controvérsia e críticas conflitantes surgem. Como combustível para automóveis, tem um preço atraente, mas seu efeito sobre o motor e sua potência não são totalmente compreendidos. Mas o combustível é usado não apenas como combustível para veículos, mas também como fonte de corrente elétrica. Este combustível substitui o gás, a gasolina e o diesel no reabastecimento de equipamentos para geração de eletricidade.

Os biocombustíveis são produzidos pelo processamento de várias plantas. Para a fabricação do diesel biológico, são utilizadas gorduras de sementes de oleaginosas, e a gasolina é produzida pela fermentação do milho, cana-de-açúcar, beterraba e outras plantas. As algas são reconhecidas como a melhor fonte de energia biológica, pois são despretensiosas e facilmente se transformam em boimass com propriedades oleosas semelhantes às do óleo.

Essa tecnologia também permite a produção de gás biológico, que é capturado durante a fermentação dos resíduos orgânicos da indústria alimentícia e da pecuária. Neste caso, o metano é obtido. Ao capturar o gás em aterros, o etanol celulósico é obtido. 1 tonelada de resíduos inúteis produz até 500 m3 de gás útil.

No que diz respeito ao uso doméstico de biocombustíveis para geração de energia elétrica, é adquirida uma unidade de biogás individual para esse fim. Esse dispositivo gera gás natural a partir de resíduos. Uma instalação padrão de IBGU-1 por dia fornece de 3 a 12 m3 de gás, que são usados ​​para aquecer uma casa, reabastecer vários equipamentos, incluindo um gerador de eletricidade a gás. O custo médio de uma usina de biogás é de US $ 9.000.

Central hidroelétrica em miniatura

Outro tipo de energia alternativa que é usada com sucesso em residências privadas são as usinas hidrelétricas individuais. Em instalação, este tipo de geradores de eletricidade é um dos mais difíceis, mas ao mesmo tempo sua eficiência é muito superior à das fontes eólica e solar. Barragens e usinas hidrelétricas sem barragens estão sendo construídas, a segunda opção é a mais simples e acessível. Essas instalações também são chamadas de estações de fluxo. De acordo com o dispositivo, eles são divididos em estações com uma roda, uma guirlanda, um rotor Darrieus e uma hélice.

• A estação da roda d'água tem uma seção circular central com pás perpendicular à superfície da água. Ao se mover, a água pressiona as lâminas e gira a roda. O princípio de operação é o mesmo de um parque eólico, apenas a água atua como fonte. Projetos mais complexos de usinas hidrelétricas com rodas - uma roda de turbina com pás especiais para um jato d'água.

• Uma estação com uma guirlanda é um cabo no qual os rotores são rigidamente fixados. O cabo é conectado em lados opostos do fluxo de água, os rotores estão submersos na água. Ao se mover, a água gira os rotores e eles transmitem esse movimento ao cabo.
• Estação com rotor Darrieus - o design é semelhante ao anterior, mas aqui o rotor está localizado na vertical e gira devido aos diferentes indicadores de pressão em suas pás. Este indicador é criado devido à forma complexa da superfície.

• Estação de hélice - instalação submarina de rotor vertical. Exteriormente, esta instalação é semelhante a um moinho de vento com pequenas pás.

Dentre os tipos de usinas hidrelétricas apresentadas, a instalação guirlanda é considerada a mais inconveniente. Possui baixa produtividade, o próprio projeto representa um perigo para as pessoas ao seu redor, a instalação da estação exige o consumo de uma grande quantidade de materiais. O rotor Darrieus é mais conveniente, pois o eixo está localizado na vertical e pode ser instalado acima da água. Mas é muito difícil montar tal estação e o rotor deve ser girado no início. A melhor opção para fazer com suas próprias mãos é uma estação com hélice ou roda. O custo médio de uma estação de 6 kW é de US $ 8.000 a 10.000.