Рейтинг@Mail.ru
У нас вы найдете только качественные товары
+3 (066) 114-82-84

Альтернативные источники энергии для дома

альтернативные источники энергии для дома


 

солнечные батареиИз возможных «преемников», которые могут подхватить эстафету у традиционной энергетики, наиболее привлекательно среди альтернативных источников выглядит энергия Солнца, экологически чистая уже потому, что миллиарды лет поступает на Землю и все земные процессы с ней свыклись. Поток солнечной энергии люди просто обязаны взять под свой контроль и максимально использовать, сохраняя тем самым неизмененным уникальный земной климат.

Причина медленного развития солнечной энергетики проста: средний поток радиации, поступающий на поверхность Земли от нашего светила, очень слаб, например, на широте 40° он составляет всего 0,3 кВт/м2 — почти в пять раз меньше того потока, который приходит на границу атмосферы (1,4 кВт/м2). К тому же он зависит от времени суток, сезона года и погоды. Чтобы усилить поток солнечной энергии, надо собирать ее с большой площади с помощью концентраторов и запасать впрок в аккумуляторах. Пока это удается сделать в так называемой малой энергетике, предназначенной для снабжения светом и теплом жилых домов и небольших предприятий.

Фототермические и фотоэлектрические преобразователи света

Существуют два основных способа преобразования солнечной энергии: фототермический и фотоэлектрический. В первом, простейшем, теплоноситель (чаще всего вода) нагревается в коллекторе (системе светопоглощающих труб) до высокой температуры и используется для отопления помещений. Коллектор устанавливают на крыше здания так, чтобы его освещенность в течение дня была наибольшей. Часть тепловой энергии аккумулируется: краткосрочно (на несколько дней) — тепловыми аккумуляторами, долгосрочно (на зимний период) — химическими. Солнечный коллектор простой конструкции площадью 1 м2 за день может нагреть 50-70 л воды до температуры 80-90°С. Использование солнечных коллекторов позволяет снабжать горячей водой многие дома в южных районах.

И все же будущее солнечной энергетики — за прямым преобразованием солнечного излучения в электрический ток с помощью полупроводниковых фотоэлементов — солнечных батарей. Еще в 30-х годах прошлого века, когда кпд первых фотоэлементов едва доходил до 1%, об этом говорил основатель Физико-технического института (ФТИ) академик А. Ф. Иоффе. Предвидение ученого воплотилось в жизнь в конце 1950-х годов с запуском искусственных спутников Земли, главным энергетическим источником которых стали панели солнечных батарей. Сейчас во всех странах мира идет активная продажа солнечных батарей.

В фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии используется кремний с добавками других элементов, образующих структуру с р-n-переходом. Схема работы полупроводникового кремниевого фотоэлемента достаточно проста: в р-слое полупроводника создается «дырочная» (положительная) проводимость, а в n-слое — электронная (отрицательная). На границе слоев возникает потенциальный барьер, препятствующий перемещению носителей (электронов и «дырок») из одного слоя в другой (в таком стационарном состоянии ток не течет по всему полупроводнику). Когда же на фотоэлемент падает свет (поток фотонов), фотоны, поглощаясь, создают пары электрон-«дырка», которые, подходя к границе слоев, понижают потенциальный барьер, давая возможность носителям беспрепятственно проходить из слоя в слой. В полупроводнике возникает наведенная электродвижущая сила (ЭДС), и он становится источником электрического тока. Величина фото-ЭДС будет тем больше, чем интенсивнее световой поток.

Эффективность современных кремниевых (а также на основе арсенида галлия) фотоэлементов достаточно высока (их кпд достигает 10-20%), а чем выше кпд, тем меньше требуемая площадь солнечных батарей, которая даже в малой энергетике составляет десятки квадратных метров. Большим достижением полупроводниковой промышленности стала разработка кремниевых фотоэлементов, обладающих кпд до 40%. Последнее важное направление в развитии солнечной энергетики — создание более дешевых и удобных фотопреобразователей: ленточных поликристаллических кремниевых панелей, тонких пленок аморфного кремния, а также других полупроводниковых материалов. Самым высокоэффективным из них оказался алюминий-галлий -мышьяк, его промышленная разработка только начинается. Большую перспективу открывают гетероструктурные полупроводники, эффективность которых в два раза выше, чем простых кремниевых образцов. Таким образом, признанные во всем мире отечественные полупроводники — это та база, на основе которой можно успешно развивать солнечную энергетику.

Концепция «солнечного дома»

За последние 15-20 лет «солнечные» дома стали расти как грибы после дождя. В самом простом и наиболее распространенном варианте большая часть энергетических потребностей такого дома обеспечивается солнечным светом и теплом, за счет чего затраты других энергоносителей снижаются на 40-60% (в зависимости от конструкции здания и его местоположения). А «солнечный» дом, оснащенный эффективной тепловой установкой, может полностью удовлетворить запросы его обитателей в тепле и свете даже без использования других источников энергии. И при этом — никаких отключений и перебоев в подаче электроэнергии, никаких проводов извне, никаких счетчиков, никаких запасов дров, угля или мазута.

Главное в концепции «солнечного» жилого дома — максимальное, исходя из особенностей местности и климата, использование солнечного излучения, превращение его в тепло и сохранение тепловой энергии в доме с наименьшими потерями. Реализация такого подхода дает значительную экономию средств и улучшает экологическую обстановку (за счет минимального применения всех других источников энергии): в атмосферу выбрасывается меньше продуктов горения, дороги освобождаются от тяжелого транспорта, перевозящего миллионы тонн топлива, леса сохраняются от вырубки на дрова и т. д.

Существуют пассивная и активная системы энергосбережения «солнечного» дома. Первая из них предусматривает использование некоторых архитектурно-строительных приемов на стадии проектирования: ориентация дома по оси юг-север; отсутствие затенения южной стены; наличие северной пологой стены с минимальным количеством окон, наличие остекленной южной стены (окна с двойными или тройными рамами и воздушной прослойкой толщиной 10 мм между стеклами, способствующей термоизоляции. С этой же целью между стеклами можно установить жалюзи, которые будут закрываться вручную или управляться термостатом по разности внутренней и наружной температур); усиленная термоизоляция наружных стен; обустройство тепловых тамбуров на входе; наличие за остекленной южной стеной массивной стены, служащей аккумулятором дневного тепла (стена Тромба); организация в подвальном помещении воздушного теплообменника (в виде ящика с гравием или емкости с водой), аккумулирующего до 80% тепла из выходящего наружу «отработанного» воздуха; использование теплиц и помещений с верхним дневным светом (атриумов), работающих как тепловые аккумуляторы.

Перечисленные технические приемы лишь незначительно (на 5-10%) увеличивают стоимость строительства, но при этом более чем вдвое снижают затраты на отопление жилья.

Активная система энергосбережения «солнечного» дома — это тепловые солнечные коллекторы, панели фотоэлектрических элементов (солнечные батареи), регулировочная автоматика, компьютер, управляющий тепловым и световым режимами, и другая высокоэффективная техника для максимального усвоения солнечной энергии.

Реализованных проектов «солнечных» домов, частично или полностью обеспечивающих себя солнечной энергией с помощью солнечных батарей, в мире довольно много. Их строят не только в теплых краях (Египет, Израиль, Турция, Япония, Индия, США) и в странах с умеренным климатом (Франция, Англия, Германия), но и во многих северных регионах (Швеция, Финляндия, Канада, Аляска). Ежегодно в западных странах вводятся сотни тысяч квадратных метров жилья в энергосберегающих «солнечных» домах. Специализированные предприятия выпускают для них оборудование и материалы, а строительством занимаются крупные фирмы, такие, например, как ConceptConstruction (Канада) или Enercon Building Corporation (США).

Во многих передовых странах развитие «солнечного» домостроения стало одним из направлений государственной политики. Вопросами энергосберегающего строительства занимаются ЮНЕСКО, Европейская комиссия ООН, Департамент энергии США. Создана и успешно действует всемирная организация по развитию и распространению энергетических технологий ОРЕТ. Международное общество по солнечной энергии ISES, образованное еще в 1954 году, издает журнал «Solar Energy» по вопросам усвоения и рационального использования солнечной радиации.

Особенно широко внедряются «солнечные» дома в Германии. Согласно прогнозу группы немецких ученых, уже в 2005 году начнется массовое строительство домов с тепловыми коллекторами и солнечными батареями на крышах и фасадах зданий. (По тому же прогнозу, к 2015 году число электромобилей в мире превысит число машин на бензине.) По-видимому, мы стоим на пороге бурного развития солнечной энергетики.

Пример эффективного использования солнечной энергии для светодиодного освещения двора частного дома:

эффективные солнечные батареи  эффективные солнечные батареи
 освещение от солнечных батарей  солнечные батареи для освещения

…………………

 

 

Светодиодное освещение

Светодиодное освещениеО полноценном светодиодном освещении раньше невозможно было говорить серьезно. Технологии были далеки от эффективного использования светодиода в качестве основного освещения, хотя для подсветки или контурного освещения он используется уже давно. И вот настал тот момент, когда технологии доросли до эффективности в 130-150 люменов на ватт энергопотребления! Для простоты понимания этих значений скажем, что это в 4 — 6 раз более экономичное освещение, чем освещение от самых энергосберегающих ламп на сегодня. В таких лампах светится газ… в нашем же случае используется излучение полупроводника!

Итак, постараемся перечислить преимущества «нового света»

Сверхдолгий срок службы
Отсутствие нити накала и газоразрядной среды обусловливает фантастический срок службы светодиодов — до 50 тысяч часов, или 6 лет непрерывной работы! Это в 50 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5–10 раз больше, чем у люминесцентной лампы.
Не доверяйте недобросовестным поставщикам светодиодного освещения, которые утверждают, что их продукция имеет ресурс 100 000 часов, это превышенный вдвое научный факт и нечестный рекламный ход! Таким ресурсом могут обладать лишь сигнальные светодиоды, не подходящие для освещения помещений и улиц.Низкое энергопотребление
Светодиоды являются энергосберегающими источниками света, и их использование позволяет существенно экономить электроэнергию по сравнению с лампами, дюралайтом, неоном.Работа при низких температурах
Благодаря полупроводниковой природе светодиодов их яркость обратно пропорциональна температуре окружающей среды, что делает их применение особенно актуальным в наших климатических условиях. Диапазон температуры эксплуатации светодиодов от -50…+60 град С.

Простой электромонтаж
А также легкое крепление к любой поверхности существенно облегчают монтаж и ремонт, и соответственно расходы связанные с ними.

Экологическая и пожарная безопасность
Не содержат вредных веществ, побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения

Чистота цвета
Возможность получения любого цвета и оттенка излучения светодиодов: например, чистый синий, чистый белый, оранжевый, сине-зеленый и десятки других чистых цветов и оттенков — чего нельзя получить, используя лампы накаливания.

Высокий уровень безопасности
Обеспечивается малым тепловыделением светодиодов и низким питающим напряжением, что дает возможность их использования под водой (для подсветки фонтанов, бассейнов, аквариумов).Направленность излучения
Выпускается широкий ассортимент модификаций светодиодов по направленности света с углами рассеяния светового потока от 10 до 140 градусов. Поэтому конструкция светодиодов и светильников не требует специальных отражателей или рассеивателей.
Компактные установочные размеры наиболее удобны для воплощения в жизнь любых задумок дизайнеров.Безынерционность
Возможность управления через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения. Управляя интенсивностью и режимом свечения можно достичь фантастического эффекта «живого света».

Замена существующих источников света
Светотехнические и электрические параметры модулей позволяют легко заменить любые ранее установленные источники света и значительно сократить расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Высокая светоотдача
Яркость светодиодов сравнима с неоном. Для сравнения: обычная лампа накаливания дает до 10 люмен на 1 Вт потребленной энергии, светодиоды — 70 люмен и выше. Сверхяркие светодиоды обеспечивают сильный световой поток для изделий такого класса, поэтому модули могут применяться не только в декоративных целях, но и для освещения.

Стойкость к механическим воздействиям
Отсутствие стеклянных деталей, нитей накаливание делает светодиоды устойчивыми к механическим воздействиям, ударам и вибрации.

…………………………………………………………………………Сравнение разных видов освещения

Сравнение типов освещения

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Похожие записи

Самые эффективные способы прочистки канализации
Самые эффективные способы прочистки канализации

Если канализационная труба забилась, а вантуз или бытовая химия не помогают, ситуацию спасет вызов

Электрический теплый пол devi
Теплый пол и системы снеготаяния

Компания DEVI - крупнейший производитель кабельных систем отопления в мире. Философия бизнеса направлена на

Воздушные завесы
Воздушные завесы

Воздушные  завесы - компактные блочные устройства для защиты открытых проемов дверей и ворот от

Инфракрасный обогрев
Инфракрасный обогрев

ЭлектроВарта профессионально занимается установкой систем инфракрасного электроотопления. При подборе оборудования, в основном, используются электрообогреватели 

Системы электрораспределения
Системы электрораспределения

Система электрораспределения является очень важной частью инженерных систем сооружений. От того, насколько квалифицированно и

Защита от перепадов напряжения
Защита от препадов напряжения

В последнее время ситуация с электроснабжением в Украине становится все сложнее, качество электроэнергии -

Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения, ИБП

Мы все больше привыкаем к комфорту и безотказности нашей аппаратуры. Наша техника упрощает нам