Слънчевата енергия като алтернативен източник на енергия: видове и характеристики на слънчевите системи

История на слънчевата енергия

"Укротяването" на слънцето датира още от времето на Архимед. До наши дни е запазена легендата за подпалването на кораби с помощта на огромно огледало - фокусиран лъч, който жителите на Сиракуза насочвали към вражеския флот.

В историята на слънчевата енергия има доказателства за използването на слънчевата енергия

• за отопление на каменни дворци;
• изпаряване на морска вода за получаване на сол.

Водонагревателите са усъвършенствани, когато Лавоазие използва леща за концентриране на инфрачервените лъчи. По този начин може да се топи чугун. По-късно французите използват вода, загрята до пара, за механично задвижване на печатарското оборудване. След създаването на полупроводниците учените започват да говорят за бъдещето на слънчевата енергия. На тяхна основа са създадени първите фотоволтаични клетки.

Проучване на неконвенционални източници

Нетрадиционните енергийни източници включват:

• слънчева енергия;
• вятърна енергия;
• геотермална енергия;
• Морска енергия от приливите и вълните;
• биомаса;
• Екологична енергия с нисък потенциал.

Повсеместното разпространение на повечето видове прави възможно тяхното разработване, като може да се отбележи и тяхната екологичност и липсата на експлоатационни разходи за горивния компонент.

Съществуват обаче и някои отрицателни качества, които възпрепятстват прилагането им в производствен мащаб. Това са ниските плътности на потока, които налагат използването на големи по площ инсталации за пресичане, както и променливостта във времето.

Всичко това води до факта, че тези устройства са много материалоемки, което означава, че капиталовите инвестиции също се увеличават. Е, и процесът на генериране на енергия, поради известен елемент на случайност, свързан с метеорологичните условия, причинява много проблеми.

Другият най-важен проблем е "съхранението" на тази енергийна суровина, тъй като сегашните технологии за съхранение на енергия не позволяват използването ѝ в големи количества. Въпреки това алтернативните източници на енергия за дома стават все по-популярни, затова нека разгледаме основните енергийни инсталации, които могат да бъдат инсталирани в частен дом.

Геотермална енергия

В недрата на земното кълбо се крият неизследвани видове алтернативни енергийни източници. Човечеството познава силата и мащабите на природните бедствия. Мощността на едно вулканично изригване е несравнима с тази на която и да е създадена от човека енергийна централа.

За съжаление човекът все още не е в състояние да оползотвори тази гигантска енергия за добро, но естествената земна топлина или геотермалната енергия привлича вниманието на учените, тъй като представлява неизчерпаем ресурс.

Известно е, че нашата планета излъчва годишно огромно количество вътрешна топлина, която се компенсира от радиоактивното разпадане на изотопи в земната кора. Разграничават се два вида геотермални източници на енергия.

Подземни басейни

Това са естествени басейни с гореща вода или смеси от пара и вода - хидротермални или паротермални източници. Ресурсите от тези източници се извличат чрез сондажи, а след това енергията се използва за нуждите на човечеството.

Скали

Топлината от горещите камъни може да се използва за загряване на вода. Това става чрез инжектирането му в хоризонти за по-нататъшно енергийно използване.

Един от недостатъците на този вид енергия е нейната ниска концентрация. Въпреки това в условия, при които температурата се повишава с 30-40 градуса на всеки 100 метра потапяне, тя може да се използва икономично.

Технологията за използване на тази енергия в перспективни "геотермални райони" има ясни предимства:

• Неизчерпаеми резерви;
• екологосъобразност;
• неизчерпаемост на запасите; екологосъобразност; ниски разходи за добив.

По-нататъшното развитие на цивилизацията е невъзможно без въвеждането на нови енергийни технологии. Този път е изпълнен с предизвикателства, които човечеството все още не е преодоляло.

Въпреки това развитието на тази област играе важна роля и днес вече има оборудване, което може значително да спести ресурси, традиционните и алтернативните енергийни източници са отлична алтернатива за тях. Подобни идеи изискват търпение, уверени ръце и известни умения и познания.

Проектиране на отоплителна система с колектор

Най-напред ще разгледаме подробно разликите в конструкцията и функциите на батериите и колекторите.

Панелът се състои от няколко фотоволтаични клетки, които са свързани помежду си върху рамка от непроводими материали.

Фотоволтаичните преобразуватели са доста сложни структури, които представляват своеобразен сандвич от плочи с различни характеристики и предназначение.

В допълнение към соларните модули и специалните крепежни елементи, системата се състои от

• батерии за съхранение на енергия;
• контролер, който следи степента на зареждане на акумулатора.
• Инвертор за преобразуване на постоянен ток в променлив.

Съществуват два вида колектори: вакуумни и плоски колектори.

Вакуумните колектори се състоят от кухи стъклени тръби с по-малък диаметър, в които има абсорбатор на енергия. По-малките тръби са свързани с топлоносителя. В свободното пространство между тях има вакуум, който задържа топлината.

Принцип на действие на слънчев колектор

Плоските колектори се състоят от рамка и подсилено стъкло с фотоабсорбиращ слой. Абсорбиращият слой е свързан с тръби с топлоносител.

И двете системи се състоят от топлообменна верига и топлинен акумулатор (резервоар за течност).

От резервоара водата се влива в отоплителната система с помощта на помпа. Резервоарът трябва да бъде добре изолиран, за да се избегнат топлинните загуби.

Такива устройства трябва да бъдат разположени на южния склон на покрива. Ъгълът на наклона трябва да е 30-45 градуса. Ако местоположението на къщата или покривната конструкция не позволяват слънчевите панели да бъдат монтирани на покрива, те могат да бъдат монтирани на специални подсилени рамки или на стълбове, закрепени в стената.

Количеството на излъчваната слънчева енергия варира значително през различните периоди на годината. Можете да намерите стойността на коефициента на слънчево греене за мястото, където живеете, като се обърнете към слънчева карта. Знаейки коефициента на слънчево греене, можете да изчислите броя на необходимите модули.

Например, консумирате 8 kWh енергия, а средната стойност на слънчевото греене е 2 kWh. Капацитетът на слънчевия панел е 250 W (0,25 kW). Изчислете: 8 / 2 / 0,25 = 16 слънчеви панела, толкова ще са ви необходими.

Инсталации за биогаз

Газът се получава при преработката на отпадъчните продукти от птиците и животните. Рециклираните отпадъци се използват за наторяване на почвата в градината. Процесът се основава на ферментационна реакция, в която участват бактерии, живеещи в оборския тор.

За най-добър източник на биогаз се смята тор от едър рогат добитък, въпреки че птичи или други животински отпадъци също са подходящи.

Ферментацията протича без кислород, затова е препоръчително да се използват затворени резервоари, наричани още биореактори. Реакцията се активира чрез периодично разбъркване на масата, като се използва ръчен труд или различни електромеханични устройства.

Също така ще бъде необходимо да се поддържа температура в инсталацията от 30 до 50 градуса за поддържане на активността на мезофилните и термофилните бактерии и тяхното участие в реакцията.

Изграждане на завода

Най-простата инсталация за биогаз представлява варел с бъркалка, затворен с капак. Газът от барабана се вкарва в резервоара чрез маркуч - капакът е снабден с предварително пробит отвор за тази цел. Тази конструкция осигурява газ за една или две газови горелки.

За големи количества газ се използва надземен или подземен бункер, изработен от стоманобетон. Препоръчително е целият резервоар да бъде разделен на няколко отделения, така че реакцията да бъде изместена във времето.

Резервоарът не е напълно запълнен с материал - около 20 %, като останалата част от пространството се използва за натрупване на газ. Към капака на контейнера се свързват две тръби, едната от които се разклонява към потребителя, а другата - към миризмоуловител, контейнер, пълен с вода. Това гарантира, че газът е пречистен и изсушен и че на потребителя се доставя висококачествен газ.

Всичко ли е толкова гладко?

Изглежда, че тази технология за доставка на електроенергия на частни домакинства би трябвало отдавна да е изместила традиционните централизирани методи за доставка на енергия от пазара. Защо това не се случва? Съществуват няколко аргумента, които не са в полза на алтернативната енергия. Тяхната значимост обаче се определя във всеки отделен случай - за някои собственици на вили някои недостатъци са от значение, а други не представляват никакъв интерес.

За големите селски къщи ниската ефективност на инсталациите за алтернативна енергия може да бъде проблем. Естествено, местните соларни системи, термопомпи или геотермални инсталации не могат да се сравняват с ефективността дори на най-старите водноелектрически централи, топлоелектрически централи, да не говорим за атомните електроцентрали. Този недостатък обаче често се свежда до минимум чрез инсталирането на две или дори три системи, като се използва техният по-голям капацитет. Последицата от това може да бъде друг проблем - за монтирането им ще е необходима по-голяма площ, която не е налична във всички проекти на къщи.

Броят на уредите и отоплителната система в една съвременна къща изискват голямо количество енергия, за да могат да захранват без прекъсване обичайния брой уреди и отоплителната система. Затова проектът трябва да включва източници, които могат да произвеждат този капацитет. Това изисква значителни инвестиции - колкото по-мощно е оборудването, толкова по-скъпо е то.

Освен това в някои случаи (напр. при вятърната енергия) източникът може да не е в състояние да гарантира постоянно производство на енергия. Поради тази причина е необходимо цялата комуникационна система да бъде оборудвана с устройства за съхранение. Обикновено за тази цел се инсталират батерии и колектори, което води до същите допълнителни разходи и необходимост от повече квадратни метри площ в къщата.

Как работи слънчевата електроцентрала в дома

Слънчевата електроцентрала е система, състояща се от панели, инвертор, батерия и контролер. Слънчевият панел преобразува лъчистата енергия в електричество (както е описано по-горе). Постоянният ток постъпва в контролера, който го разпределя към консуматорите (например компютър или осветление). Инверторът преобразува постоянния ток в променлив и захранва повечето домакински електроуреди. В батерията се съхранява енергия, която може да се консумира по време на тъмно.

Описание на видеото

За нагледен пример за изчисления, които показват колко панела са необходими за автономно захранване с енергия, вижте това видео:

Как се използва слънчевата енергия за производство на топлина

Слънчевите термални системи се използват за отопление на вода и жилища. Те могат да осигуряват топлина (по желание на собственика), дори когато отоплителният сезон е приключил, и осигуряват безплатна топла вода в дома. Най-простото устройство е метален панел, който се монтира на покрива на къщата. Те съхраняват енергия и загряват водата, която циркулира по скритите под тях тръби. Всички слънчеви термални системи се основават на този принцип, въпреки че могат да се различават в конструктивно отношение.

Слънчевите колектори се състоят от:

• резервоар за съхранение;
• помпена станция;
• контролер;
• тръбопроводи;
• фитинги.

Прави се разграничение между колектори с плоски плочи и вакуумни колектори. В първия случай дъното е покрито с топлоизолация, а течността циркулира през стъклени тръби. Вакуумните колектори са високоефективни, тъй като загубите на топлина са сведени до минимум. Този тип колектор осигурява не само отопление чрез слънчеви панели на частна къща - той е удобен за използване в системи за подаване на гореща вода и за отопление на басейни.

Как работи слънчевият колектор

Популярни производители на слънчеви панели

Най-често срещаните по рафтовете са продуктите на Yingli Green Energy и Suntech Power Co. Популярни са и слънчевите панели HiminSolar (Китай). Техните соларни панели произвеждат електроенергия дори в дъждовно време.

Слънчевите панели се произвеждат и от местни производители. Участващите компании са:

• LLC Hevel в Новочебоксарск;
• "Telecom-STV в Зеленоград;
• "Sun Shines" (ООО "Автономни системи за осветление") в Москва;
• OJSC Ryazan Metal-Ceramic Devices Plant;
• ЗАО "Термотрон-Завод" и други.

По отношение на разходите винаги можете да намерите подходящ вариант. Например в Москва цената на слънчевите панели за къщата варира от 21 000 до 2 000 000 рубли. Цената зависи от конфигурацията и капацитета на устройствата.

Соларните панели невинаги са плоски - има редица модели, които фокусират светлината в една точка.

Етапи на инсталиране на батерията

1. За да монтирате панелите, изберете най-осветеното място - най-често покривите и стените на сградите. За да функционира устройството оптимално, панелите се монтират под определен ъгъл спрямо хоризонта. Взема се предвид и степента на засенчване в района: околните обекти, които могат да създадат сянка (сгради, дървета и др.)
2. Панелите се монтират с помощта на специални системи за закрепване.
3. След това модулите се свързват към батерията, контролера и инвертора и цялата система се настройва.

За инсталирането на системата винаги се разработва индивидуален проект, който отчита всички особености на ситуацията: как ще се извърши инсталацията соларни панели върху покрив, цена и срокове. В зависимост от вида и обхвата на работата всички проекти се изчисляват индивидуално. Клиентът приема работата и получава гаранция.

Монтажът на слънчеви панели трябва да се извършва от професионалисти и при спазване на мерките за безопасност.

Изводът - перспективите за развитие на соларните технологии

Докато на Земята ефективното функциониране на слънчевите панели е възпрепятствано от въздуха, който до известна степен разсейва слънчевата радиация, в Космоса това не е проблем. Учените разработват проекти за гигантски орбитални спътници със слънчеви батерии, които ще работят 24 часа в денонощието. От тях енергията ще се предава към наземни приемници. Но това е въпрос на бъдещето, а за вече съществуващите батерии се полагат усилия за подобряване на енергийната ефективност и намаляване на размера на устройствата.

Геотермална енергия

В земните недра се крият неоткрити алтернативни източници на енергия. Човечеството познава силата и мащабите на природните бедствия. Мощността на едно изригване на вулкан е несравнима с която и да е създадена от човека енергийна централа.

За съжаление, човекът все още не е в състояние да използва тази гигантска енергия за добро, но естествената земна топлина или геотермалната енергия привлича вниманието на учените, тъй като представлява неизчерпаем ресурс.

Известно е, че нашата планета излъчва годишно огромно количество вътрешна топлина, която се компенсира от радиоактивното разпадане на изотопи в кората на земното кълбо. Съществуват два вида геотермални източници на енергия.

Подземни басейни

Това са естествени басейни с гореща вода или смеси от пара и вода - хидротермални или паротермални източници. Ресурсите от тези източници се извличат чрез сондажи, а след това енергията се използва за нуждите на човечеството.

Скали

Топлината от горещите камъни може да се използва за загряване на вода. Това става чрез инжектирането му в хоризонти за по-нататъшно използване за енергийни цели.

Един от недостатъците на този вид енергия е нейната ниска концентрация. Въпреки това в условия, при които температурата се повишава с 30-40 градуса на всеки 100 метра, той може да се използва икономично.

Технологията за оползотворяване на тази енергия в перспективни "геотермални зони" има ясни предимства:

• Неизчерпаеми резерви;
• екологосъобразност;
• няма високи разходи за разработване на източници.

По-нататъшното развитие на цивилизацията е невъзможно без въвеждането на нови енергийни технологии. Този път е изпълнен с предизвикателства, които човечеството все още не е преодоляло.

Въпреки това овладяването на тази област е важно и днес вече има оборудване, което може значително да пести ресурси, а алтернативните енергийни източници са отлична алтернатива за тях. Подобни идеи изискват търпение, сръчни ръце и известни умения и познания.

Видове алтернативна енергия

В зависимост от източника на енергия, който се трансформира за производство на електричество и топлина за използване в ежедневието, алтернативната енергия се класифицира в няколко вида, определящи начина на производство и видовете инсталации, използвани за това.

Слънчева енергия

Слънчевата енергия се основава на преобразуването на слънчевата енергия, което води до производство на електрическа и топлинна енергия.

Производството на електрическа енергия се основава на физични процеси, протичащи в полупроводниците под въздействието на слънчевата светлина, а производството на топлинна енергия се основава на свойствата на течностите и газовете.

За да произвеждат електрическа енергия, слънчевите електроцентрали са оборудвани със слънчеви клетки (панели) на базата на силициеви кристали.

Слънчевите термични системи се основават на слънчеви колектори, които преобразуват слънчевата енергия в топлинна енергия на топлоносителя.

Капацитетът на тези инсталации зависи от броя и капацитета на отделните устройства, които съставляват топлинните и слънчевите инсталации.

Вятърна енергия

Вятърната енергия се основава на преобразуването на кинетичната енергия на въздушните маси в електрическа енергия, която се използва от потребителите.

Вятърните електроцентрали се основават на вятърни генератори. Вятърните генератори се различават по технически параметри, размери и конструкция: с хоризонтална или вертикална ос на въртене, различни видове и брой лопатки, а също и по местоположението си (на сушата, в морето и т.н.).

Водна енергия

Хидроенергията се основава на преобразуването на кинетичната енергия на водните маси в електрическа енергия, която се използва и от хората за техните собствени цели.

Този тип съоръжения включват водноелектрически централи с различен капацитет, инсталирани на реки и други водни басейни. В такива централи водата се принуждава от естествения поток на водата или от изграждането на язовир да действа върху лопатките на турбина, която генерира електрически ток. Водната турбина е сърцето на водноелектрическата централа.

Друг начин за генериране на електроенергия чрез преобразуване на енергията на водата е използването на енергията на приливите и отливите чрез изграждане на електроцентрали, работещи с приливите и отливите. Тези инсталации се основават на използването на кинетичната енергия на морската вода по време на прилив, която се появява в моретата и океаните по време на прилив под въздействието на обекти от Слънчевата система.

Земна топлина

Геотермалната енергия се основава на преобразуването на топлината, излъчвана от земната повърхност, както на местата, където се отделят геотермални води (сеизмични райони), така и в други региони на нашата планета.

При използването на геотермална вода се използват специални инсталации, чрез които вътрешната топлина на земята се преобразува в топлинна и електрическа енергия.

Използването на термопомпа дава възможност за получаване на топлина от земната повърхност, независимо от нейното местоположение. Работата му се основава на свойствата на течностите и газовете и законите на термодинамиката.

Биогорива

Биогоривата се разграничават според начина на производство, агрегатното им състояние (течни, твърди, газообразни) и употребата им. Обединяващата характеристика на всички биогорива е, че те се произвеждат от органични продукти, чрез чиято преработка се получава електрическа и топлинна енергия.

Твърдите биогорива са дърва за огрев, горивни брикети или пелети, газообразните - биогаз и водород, а течните - биоетанол, биометанол, биобутанол, диметил етер и биодизел.

Плюсове и минуси на слънчевите електроцентрали

Предимства:

• Слънчевата енергия е възобновяем източник на енергия. В същото време той е публично достъпен и безплатен.
• Използването на слънчеви електроцентрали е съвсем безопасно.
• Тези електроцентрали са напълно автономни.
• Те са икономични и имат бърза възвръщаемост на инвестицията. Основните разходи се правят само за необходимото оборудване, а освен това инвестиционните разходи са много ниски.
• Друга отличителна черта е стабилността на работа. Такива станции на практика не изпитват пренапрежения в захранването.
• Те са лесни за поддръжка и достатъчно прости за използване.
• Те се характеризират и с дълъг експлоатационен живот.

Недостатъци:

• Като източник на енергия слънчевите системи са много чувствителни към климата, метеорологичните условия и времето на деня. Такава електроцентрала няма да работи ефективно и продуктивно през нощта или в облачен ден.
• По-ниска продуктивност в географските ширини с ярко променящи се сезони. Максимална ефективност в райони, където броят на слънчевите дни в годината е най-близък до 100%.
• Много високи и недостъпни разходи за оборудване за слънчеви инсталации.
• Необходимост от периодично почистване на панелите и повърхностите. В противен случай се абсорбира по-малко радиация и производителността намалява.
• Значително повишаване на температурата на въздуха в електроцентралата.
• Необходимостта да се използва площ с огромна площ.
• Допълнителни трудности при изхвърлянето на компонентите на централата, особено на фотоволтаичните клетки, след изтичане на експлоатационния им срок.

Както във всяка производствена област, и в обработката и преобразуването на слънчевата енергия има силни и слаби страни.

Много е важно предимствата да надвишават недостатъците, в който случай работата ще бъде оправдана.

Понастоящем повечето разработки в отрасъла са насочени към оптимизиране и подобряване на функционирането и използването на съществуващите методи, както и към разработването на нови, по-безопасни и по-продуктивни методи.

Пригодност на слънчева топлинна система

Слънчевата термална система е комплекс за преобразуване на слънчевата лъчиста енергия в топлинна енергия, която след това се предава на топлообменник за загряване на отоплителната система или системата за топла вода.

Ефективността на една слънчева топлинна система зависи от слънчевото греене - количеството енергия, което се доставя на квадратен метър повърхност под ъгъл 90° спрямо посоката на слънчевите лъчи през един светъл ден. Измерването е kWh/кв.м и варира в зависимост от сезона.

Средното ниво на слънчевото греене за регион с умерен континентален климат е 1000-1200 kWh/кв.м (годишно). Количеството слънчево греене е решаващият параметър за изчисляване на ефективността на една слънчева термална система.

Използването на алтернативен източник на енергия дава възможност за отопление на къщата и получаване на топла вода без традиционното влагане на енергия - единствено чрез слънчева радиация.

Инсталирането на слънчева термална система е скъпо. За да бъдат оправдани инвестиционните разходи, е необходимо системата да се изчисли точно и да се спазва технологията на монтаж.

Пример. Средната стойност на слънчевото греене в Тула в средата на лятото е 4,67 kWh/кв.м*ден, при условие че панелът на системата е монтиран под ъгъл 50°. Капацитетът на слънчев колектор с площ 5 квадратни метра се изчислява по следния начин: 4,67*4=18,68 kW топлинна енергия на ден. Това е достатъчно за загряване на 500 литра вода от температура 17°C до 45°C.

Както показва практиката, при използването на слънчева инсталация собствениците на вили могат да преминат изцяло от електрическо или газово отопление на вода към слънчевия метод през летния период.

Когато се говори за осъществимостта на въвеждането на нова технология, е важно да се вземат предвид техническите характеристики на конкретния слънчев колектор. Някои от тях започват да работят с 80 W/m² слънчева енергия, докато други се нуждаят само от 20 W/m².

Дори и в южен климат използването на колекторна система само за отопление няма да се изплати. Ако инсталацията се използва изключително през зимата, когато има недостиг на слънчева светлина, разходите за оборудването няма да се възстановят дори в рамките на 15-20 години.

За да се възползвате максимално от слънчевата термална система, тя трябва да бъде свързана към системата за топла вода. Дори и през зимата слънчевият колектор ще намали разходите за енергия за затопляне на вода с до 40-50%.

Експертите смятат, че слънчевата термална система ще се изплати за около 5 години, ако се използва в дома. С повишаването на цените на електроенергията и газа срокът на изплащане ще се съкрати.

Освен икономическите ползи, слънчевото отопление предлага и допълнителни предимства:

1. Екологичност. Намаляват се емисиите на въглероден диоксид. За една година 1 кв. м слънчев колектор предотвратява изхвърлянето на 350-730 кг отпадъци в атмосферата.
2. Естетика. Мястото в компактната баня или кухня може да се спести от обемисти котли или газови колони.
3. Издръжливост. Производителите уверяват, че ако се спазва технологията на монтаж, комплексът ще служи около 25-30 години. Много компании предлагат гаранция до 3 години.

Аргументи срещу използването на слънчева енергия: ясно изразена сезонност, зависимост от метеорологичните условия и висока първоначална инвестиция.

Числени характеристики на слънчевата радиация

Съществува такова нещо като слънчева константа. То се равнява на 1367 вата. Това е количеството енергия на квадратен метър на планетата Земя. С изключение на това, че поради атмосферата до земната повърхност достига около 20-25% по-малко енергия. Следователно стойността на слънчевата енергия на квадратен метър на екватора например е 1020 W. Като се вземе предвид редуването на деня и нощта и промяната на ъгъла на слънцето над хоризонта, тази стойност се намалява около 3 пъти.

Но откъде идва тази енергия? За първи път учените започват да търсят отговор на този въпрос през XIX в., като версиите са много различни. Днес голям брой изследвания показват, че източникът на слънчева енергия е реакцията на превръщане на 4 водородни атома в хелиево ядро. В резултат на този процес се освобождава значително количество енергия. Например енергията, отделена при преобразуването на 1 грам водород, е сравнима с енергията, отделена при изгарянето на 15 тона бензин.

Термопомпи за отопление на дома

Термопомпите използват всички налични алтернативни източници на енергия. Те приемат топлина от водата, въздуха и земята. Малки количества от тази топлина има дори през зимата, така че термопомпата я събира и я пренасочва за отопление на къщата.

Термопомпите използват и алтернативни източници на енергия - топлината на земята, водата и въздуха.

Принцип на работа

С какво са толкова привлекателни термопомпите? При изразходване на 1 kW енергия за изпомпването му, в най-лошия случай се получават 1,5 kW топлина, а най-успешните реализации могат да дадат до 4-6 kW. И това по никакъв начин не противоречи на закона за запазване на енергията, тъй като енергията се изразходва не за генериране на топлина, а за нейното изпомпване. Така че няма разминаване.

Схема на термопомпата за използване на алтернативни енергийни източници

Термопомпите имат три работни кръга: два външни и един вътрешен, както и изпарител, компресор и кондензатор. Схемата работи по следния начин:

• Първият кръг циркулира топлоносител, който отнема топлина от нископотенциални източници. Той може да бъде спуснат във вода, да бъде заровен в земята или да черпи топлина от въздуха. Най-високата температура, която може да се достигне в тази верига, е около 6°C.
• Във вътрешния кръг циркулира охлаждаща течност с много ниска температура на кипене (обикновено 0°C). След като се нагрее, хладилният агент се изпарява, а парите постъпват в компресора, където се компресират до високо налягане. По време на компресията се отделя топлина и парите на хладилния агент се загряват до средна температура от +35°C до +65°C.
• В кондензатора топлината се предава на топлоносителя от третия - отоплителен - кръг. Охлаждащите пари се кондензират и след това се изпускат в изпарителя. И след това цикълът се повтаря.

Отоплителният кръг е най-добре да бъде изпълнен като подово отопление. Температурите са идеални за това. Една радиаторна система би изисквала твърде много секции, което е грозно и нерентабилно.

Алтернативни източници на топлина: откъде и как да получаваме топлина

Най-голямото предизвикателство обаче е проектирането на първата външна верига, която събира топлината. Тъй като източниците са нископотенциални (има малко топлина), за да се събере достатъчно топлина, е необходима голяма площ. Съществуват четири вида вериги:

• Пръстени от тръби, положени във вода с топлоносител. Резервоарът може да бъде всякакъв - река, езеро, езеро. Основното условие е тя да не замръзва дори при най-силните студове. Помпите, които изпомпват топлина от реката, работят по-ефективно, тъй като топлината се предава много по-слабо в стояща вода. Такъв източник на топлина е най-лесен за изпълнение - хвърлете тръби, завържете товар. Само вероятността от случайна повреда е голяма.

• Топлинни полета с тръби, заровени под дълбочината на проникване на замръзване. В този случай един от недостатъците е големият обем на изкопните работи. Трябва да отстраните почвата на голяма площ и на значителна дълбочина.

• Използване на геотермални температури. Пробиват се няколко сондажа на голяма дълбочина и в тях се спускат топлообменните кръгове. Каква е ползата от този вариант - той изисква малко място, но не навсякъде има възможност за пробиване на голяма дълбочина, а и услугите на сондьорите струват скъпо. Възможно е обаче да се направи самостоятелна сондажна платформа, но работата все пак не е лесна.

• Извличане на топлина от въздуха. Това е начинът, по който работят климатиците с функция за отопление - те отнемат топлина от външния въздух. Дори и при отрицателни температури тези устройства работят, но не и при много "дълбоки" отрицателни температури - до -15°C. За по-интензивна работа е възможно да се използва топлина от вентилационните шахти. Поставете там малко охлаждаща течност и изпомпвайте топлината оттам.

Основният недостатък на термопомпите е високата цена на самата помпа, а инсталирането на полета за събиране на топлина не е евтино. Можете да спестите пари, като изработите помпата сами и прокарате веригите със собствените си ръце, но това все пак ще е много скъпо. Предимството е, че отоплението ще бъде евтино и системата ще издържи дълго време.

Видове

Днес различните видове слънчеви панели стават все по-популярни. На пръв поглед може да изглежда, че всички соларни модули са едни и същи: голям брой отделни малки соларни клетки, свързани помежду си и покрити с прозрачно фолио. В действителност обаче всички модули се различават по мощност, дизайн и размер. В момента производителите разделят соларните системи на два основни вида: силициеви и филмови.

За битови нужди се инсталират слънчеви панели със силициеви фотоволтаични клетки. Те са най-популярните на пазара. Могат да се разграничат и три вида - поликристални, монокристални, които вече бяха описани по-подробно в тази статия, и аморфни, на които ще се спрем по-подробно.

Аморфни - също са изработени от силиций, но освен това имат и гъвкава еластична структура. Но те не са изработени от силициеви кристали, а от силан - другото име на силициев диоксид. Сред характеристиките на аморфните модули са отличната им ефективност, дори при облачно време, и способността им да възпроизвеждат всякаква повърхност. Но ефективността е значително по-ниска - само 5%.

Вторият вид слънчеви панели - филмови панели - се произвеждат на базата на няколко вещества.

• Кадмий - такива панели са разработени още през 70-те години на миналия век и са използвани в космоса. Но днес кадмият се използва и в производството на промишлени и битови слънчеви електроцентрали.
• Полупроводникови модули CIGS - разработени са от меден селенид, индий и представляват филмови панели. Индият се използва широко и в производството на течнокристални монитори.
• Полимер - използва се и при производството на модули от слънчеви филми. Дебелината на един панел е около 100 nm, но ефективността остава 5 %. Но плюсът е, че тези системи са на разумна цена и не отделят вредни вещества в атмосферата.

Но днес на пазара има и по-малко обемисти преносими модели. Те са специално проектирани за използване по време на дейности на открито. Често такива слънчеви панели се използват за зареждане на преносими устройства: малки джаджи, мобилни телефони, фотоапарати и видеокамери.

Преносимите модули се разделят на четири вида.

• Ниска мощност - те дават минимален заряд, който е достатъчен за зареждане на мобилен телефон.
• Гъвкави - могат да се навиват на руло и са леки, което ги прави много популярни сред туристите и пътешествениците.
• Модули с гръб - имат много по-голямо тегло, около 7-10 кг, и следователно осигуряват по-голяма мощност. Такива модули са специално проектирани за използване при дълги пътувания с автомобил, а също така могат да се използват за частично автономно захранване на вила.
• Универсален - незаменим при туристически походи, устройството има няколко адаптера за едновременно зареждане на различни устройства, теглото може да бъде до 1,5 кг.

Подходящ за среден дом

• За битови нужди слънчевата енергия е обещаващ вид енергия.
• Слънчевите електроцентрали, които се произвеждат от промишлеността в Русия и в чужбина, се използват като източник на електрическа енергия за битови нужди. Предлагат се инсталации с различни капацитети и конфигурации.
• Използването на термопомпа - ще осигури топла вода за къщата, ще затопли водата в плувния басейн, ще затопли отоплителния агент в отоплителната система или въздуха в помещението.
• Слънчеви колектори - могат да се използват в системите за отопление и топла вода в дома. Вакуумните тръбни колектори са по-ефективни в този случай.