Вот уже несколько месяцев думаю над новым проектом, скорее всего это будет самый дорогой проект, который делал когда-либо. А суть проекта заключается в автономном энергоснабжении дома, точнее полный переход на солнечную энергию. Солнечная энергия с экологической точки зрения — полностью чистый источник электрической энергии, но эффективный ли? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, достаточно лишь знать, что по подсчетам с 1 м² участка, который освящен солнечными лучами, можно получить 1360 ватт энергии, взамен солнечная батарея таких размеров отдает 100 жалких ватт. Эти 100 ватт — ничтожная энергия, если учесть энергозатраты современного человека, давайте сделаем небольшой расчет где попытаемся узнать, сколько электроэнергии тратит каждый человек за один день.
Итак, начнем с самого востребованного устройства современного человека — компьютера. Несмотря на то, что ПК с каждым днем становятся все компактней (ноутбук, нетбук, планшет и т. п.) тем не менее у многих из нас в домах еще есть настольные компьютеры, которые наиболее затратны. Компьютер средней мощности за один час кушает в среднем 200-300 ватт итого за день 200 ватт умножаем на 15 часов (примерное время за ПК) получаем скромные 3000 ватт за день. Всевозможные зарядные устройства, телевизоры и другая аппаратура в спящем режиме потребляет примерно 500 ватт за день, если округлить.
Освещение
Многие думаю еще используют лампочки Эдисона, на самом деле — лампа накаливания имеет КПД 7% и является в большей степени обогревателем, чем прибором для освящения, представьте — больше 90% начальной энергии теряется на нагреве нити накала, при этом если учесть, что лампа 100 ватт горит скажем 8 часов, то получим где-то киловатт энергии из которых ровно 900 ватт мы теряем, т. е платим просто так. Некоторые используют ЛДС, так называемые эконом-лампы, но и они КПД не сияют — в реальных цифрах КПД эконом ламп порядка 30%, и конечно светодиоды, кпд в реале не более 40%.
Следовательно за день (темное время суток) за освещение одной средней по размерам комнаты тратим киловатт энергии (1000 ватт). Пылесос, холодильник который всегда работает, телевизор и прочие бытовые устройства — 2-3 киловатт за день.
В итоге мы получили скромные 4000-5000 ватт — за один день, умножаем полученную цифру на 30 и получаем 150 киловатт энергии за месяц. Заметьте, расчет сделан для одного человека…
В среднем 1 киловатт электроэнергии стоит 4, 5 рубля получаем порядка 700 рублей платит один человек за электроэнергию. Это копейки для тех, кто имеет хорошую работу, но с другой стороны 8500 руб за год и 2. 5 млн рублей за 30 лет. Зачем привожу эти цифры и почему именно 30 лет? все это вы поймете чуть позже, а пока давайте подумаем о других «нетрадиционных» видах электрической энергии.
Ветер
Вода
Солнце
Указанные ресурсы неисчерпаемы и люди уже давно научились пользоваться указанными ресурсами. Как же получить энергию из ветра/воды/солнца? На самом деле ответ известен всем, в двух первых случаях генератором, к которому подключена турбина, а последний случай — совершенной иной. Солнечный фотовольтовый преобразователь, солнечная батарея, фотопреобразователь, солнечный модуль — все это одно и то же устройство, которое предназначено для преобразования солнечной, да и вообще любой световой энергии в электрический ток постоянной величины.
Современные кремниевые фотопреобразователи имеют очень большую чувствительность по свету, что и следовало ожидать, даже маленькая туча снижает КПД солнечного модуля в десятки раз, а это очень неэффективно. Несмотря на это многие активно переходят именно на этот вид энергии, как экологически чистый и малозатратный вид, которому не нужно дополнительное обслуживание и контроль.
Давайте рассмотрим несколько других видов альтернативных источников энергии. Термоэнергетика — кажется, что этот вид известен давно и теплостанции уже не первое поколение обеспечивают наши дома электрической энергией. Что такое теплостанция? На самом деле, как и атомная станция — это огромный кипятильник, в котором сгорает органическое топливо лишь для нагрева воды и получение пара, который потом должен подаваться на лопатки турбины, таким образом образуется движение вала, на которую укреплена турбина. Комплекс, который состоит из турбины и генератора электрического тока, называют турбоагрегатом. Такой комплекс можно наблюдать и в тепловых электростанциях и в атомный и в гидростанциях.
В указанный станциях несколько раз происходит превращение одного вида энергии в другое, изначально химическая реакция топлива и кислорода дает старт бесконечному процессу — процесс горения, затем нагрев котла, превращение воды в пар, потом превращение пара в механическое движение, затем превращение механической энергии в электрическую, ну и разумеется трансформаторные подстанции, где превращаться преобразование одного номинала электрической энергии в другой. Каждый цикл — огромные потери, от которых никак не возможно избежать, поэтому многие ученые вот уже свыше стал лет думают о создании универсального генератора электрической энергии, который может иметь высокий КПД и обеспечить непосредственное преобразование какой-то энергии в электрический ток.
В голову многим сейчас придут солнечные батарей, ведь только они без дополнительных затрат могут преобразовать солнечный свет в электрический ток, но на самом деле, есть и другой способ. Термопара — это два разных металла, который имеют точку стыковки, если нагреть ту точку, то по проводам в разных направлениях будут двигаться частицы разного потенциала — положительные в одну сторону, отрицательные в другую, следовательно образовался ток. Термопара может быть и полупроводниковой — легендарный элемент Пельтье, который из себя представляет сборку из последовательно-параллельно соединенных полупроводниковых кристаллов, если одну сторону этого элемента нагреть, а другую остудить, то он будет вырабатывать электрическую энергию.
Если есть процесс, наверняка должен быть антипроцесс, если же подавать на модуль Пельтье электрический ток, то одна сторона элемент а нагреется — наоборот. На основе таких модулей делают системы охлаждения, к примеру — для охлаждения цифровых микропроцессоров ПК, холодильники портативного типа и многое другое. Но уже на правительственных масштабах, в некоторых странах есть целые электрические станции, которые работают по такому принципу, ведь для работы этой модули важна лишь разность температур, а не нагрев и охлаждение, следовательно, для нагрева одной стороны можно использовать солнечный свет, а для охлаждения противоположной — водяное охлаждение или же теплоотводы в виде металлических платформ. В чем-то работа таких модулей схожи с работой двигателя гениального Стирлинга, так как оба они работают от разности температур. Следите за нашими новыми публикациями и вы узнаете о практической реализации этого метода.
Взято из открытых источников
