الطاقة البديلة للمنزل: مراجعة مصادر الطاقة غير القياسية
"الطاقة الخضراء" تجذب الناس ببساطة بآفاقها الكونية.يمكن الحصول على طاقة لا تنضب من البيئة مجانًا تمامًا لخدمة الاتصالات المستقلة. علاوة على ذلك، يتم استعادة مواردها يوميا دون تدخل بشري.
ومع ذلك، من أجل استخدام الهدايا الحقيقية للطبيعة بكفاءة، تحتاج إلى معرفة كيفية عملها وأين يتم استخدامها. هل توافق؟
سوف تتعلم كل شيء عن كيفية استخدام الطاقة البديلة للمنزل من مقالتنا. وبعد الاطلاع على المعلومات التي نقدمها، يمكنك اختيار الخيار الأنسب لتوليد الحرارة أو الكهرباء.
لقد وصفنا بالتفصيل المنشآت التي تعالج الطاقة الشمسية/طاقة الرياح/المياه/الأرض. لقد أوضحنا باختصار وببساطة شديدة مبدأ عملها. ستساعد المعلومات المقدمة في مقارنة طرق ومصادر إنتاج الطاقة.
محتوى المقال:
أنواع مصادر الطاقة البديلة
إن شراء النماذج الصناعية للأجهزة الحديثة لاستخلاص الطاقة الحرارية أو الكهربائية من البيئة ليس بالأمر الصعب.
تشمل الخيارات الأكثر شيوعًا لهذه المعدات ما يلي:
- الألواح الشمسية؛
- تجميع الطاقة الشمسية؛
- مولدات الرياح؛
- مضخات حرارية؛
- مولدات الغاز الحيوي.
العلم لا يقف ساكنا، تظهر نماذج جديدة من الأجهزة لإنتاج الطاقة البديلة. من المهم ليس فقط اختيار الخيار المناسب، ولكن أيضًا تثبيته بشكل صحيح. في كثير من الأحيان لا يمكن القيام بوحدة واحدة فقط.يمكنك الجمع بين استخدام الموارد المختلفة.
على سبيل المثال، توفر البطارية الشمسية المزيد من الكهرباء في الصيف، ويوفر مولد الرياح المزيد من الكهرباء في الشتاء. يتيح لك الجمع بين هذين الجهازين توفير كمية كافية من الكهرباء المستقلة على مدار العام. ويمكن أيضًا دمج الأجهزة الأخرى بطريقة مماثلة.
#1: استخدام الألواح الشمسية
أصبحت هذه العناصر أكثر شعبية وأكثر تنوعا. يتم بيعها كمجموعات جاهزة وكخلايا ضوئية فردية. الحرفيون الهواة الذين يفضلون القيام بكل شيء بأيديهم يعملون عن طيب خاطر مع الأخير - وهذه مهمة بسيطة نسبيًا.
ل اصنع بطارية شمسية مع المعلمات الفردية، يجب عليك شراء العدد المطلوب من الخلايا الكهروضوئية الجاهزة ولحامها في دائرة مشتركة.
هناك خلايا شمسية أحادية البلورات ومتعددة البلورات. فالأولى أكثر إنتاجية ودائمة، ولكنها تكون فعالة فقط إذا تلقت تدفقا ثابتا من الطاقة. تتمتع البلورات المتعددة بكفاءة أقل وعمر خدمة أقصر، ولكنها يمكن أن تعمل بفعالية كبيرة حتى في الظروف الملبدة بالغيوم.
يتم وضع الخلايا الكهروضوئية تحت طبقة من مادة شفافة متينة حتى تتمكن من امتصاص الطاقة والبقاء في مكانها. تبدو العلبة ذات السطح الخارجي الشفاف وكأنها إطار معدني. يتم استخدامه لتأمين الألواح.
في بعض الأحيان يتم استخدام هيكل خشبي بدلاً من الجسم المعدني.هذا خيار أقل متانة ولكنه مقبول تمامًا.
تبين أن التصميم باستخدام الألواح الشمسية ضخم جدًا، لذلك غالبًا ما يتم وضعه مباشرة على سطح المنزل. يتم تثبيت الهيكل على حامل بحيث يمكن تدوير اللوحة التي تحتوي على خلايا ضوئية، مما سيسمح لك بمراقبة حركة الشمس والتقاط المزيد من الأشعة فوق البنفسجية اعتمادًا على الوقت من العام.
عند هطول أمطار غزيرة، يتم تحويل اللوحة إلى وضع عمودي لمنع الضرر وتقليل التلوث المحتمل. إن تركيب الألواح ليس سوى المرحلة الأولى في تنفيذ مثل هذا النظام.
لتشغيلها بالكامل، ستحتاج إلى توصيل الخلايا الكهروضوئية عبر الشاحن بنظام العاكس الشمسي.
لتجميع النظام الكهربائي الناتج، سوف تحتاج بطاريات للألواح الشمسية، على سبيل المثال، ضوء الشمس PzS. يمكن تركيب هذه العناصر تحت الأرض، على عمق كبير إلى حد ما - يصل إلى ثلاثة أمتار.
الاختيار الصحيح العاكس للألواح الشمسية ووحدة التحكم في البطارية - نقطة مهمة لضمان أقصى قدر من الكفاءة للنظام بأكمله. كلما تم اختيار جميع المكونات بشكل أفضل، كلما تم إجراء الحسابات الخاصة بشكل أفضل، وقل فقدان الطاقة الكهربائية.
نوع مثير للاهتمام من الألواح الشمسية - نسخة فيلم مرنة، يتم تطبيق طبقة العمل الخاصة بهم على فيلم بوليمر. يتم تثبيتها على النوافذ الزجاجية للمباني الشاهقة، بالطبع، على الجانب المشمس.
كفاءة هذه العناصر أقل قليلاً من النسخة التقليدية - 7٪ فقط. لكن راحة استخدامها وتوفير المساحة تعوض عن هذا العيب.
الجهاز يسمى بيتاراي. هذه كرة زجاجية كبيرة إلى حد ما، مثل العدسة، تجمع أشعة الشمس وتوجهها إلى لوحة بها خلايا ضوئية. التثبيت قادر على الدوران تلقائيًا للحصول على أقصى قدر من ضوء الشمس.
ونتيجة لذلك، يمكنك تدبر الأمر باستخدام عدد أقل من الخلايا الكهروضوئية وجعل تدفق ضوء الشمس أكثر استقرارًا. في الليل، بيتاراي قادر على امتصاص ضوء القمر وضوء النجوم. وهذا ليس كثيرًا، ولكنه كافٍ لتوفير إضاءة كاملة للشوارع. بشكل عام، يتمتع هذا الجهاز بكفاءة مذهلة تصل إلى 35% للألواح الشمسية.
يتم عرض النصائح المفيدة حول اختيار وتركيب وتشغيل الألواح الشمسية هنا:
#2: تطبيق مجمعات الطاقة الشمسية
هذا هو الاختلاف الأكثر حداثة وإنتاجية للاستحمام الصيفي. حتى أكثر الداشا تواضعًا تحتوي على برميل من الماء، والذي يسخن خلال النهار إلى مستوى لائق تمامًا.
إذا قمت بتثبيت نظام من الأنابيب الضيقة على السطح، والذي يتم من خلاله تعميم المياه، فيمكنك الحصول على كمية ملحوظة من الحرارة، وتزويد المنزل بالكامل بإمدادات المياه الساخنة وحتى التدفئة اللائقة تماما.
يعتمد تشغيل مصدر الطاقة البديل هذا على قدرة الماء والهواء على الدوران عند تسخينه. يتم تركيب خزان المبادل الحراري على مستوى أعلى من أنابيب المجمع. يرتفع الماء الساخن ويدخل إلى الجزء العلوي من ملف المبادل الحراري.
يبرد عند ملامسته لمياه الصنبور، يسقط سائل تبريد المجمع الشمسي ويتحرك مرة أخرى إلى الأنابيب التي يتم تسخينها بواسطة الشمس.
إن الدوران الطبيعي لمياه التدفئة والتبريد يلغي الحاجة إلى مضخات خاصة أو معدات كهربائية أخرى.
يمكنك عمل أبسط نسخة من هذا النظام من المواد المتاحة: أنابيب بأقطار مختلفة وصفائح معدنية كقاعدة. يمكن صنع الحامل الذي تعلق عليه القاعدة من زاوية أو عناصر معدنية أخرى.
عادةً ما يتم طلاء الجزء الخارجي من النظام باللون الأسود لزيادة قدرته على امتصاص الحرارة. تم تثبيت القاعدة بالأنابيب بحيث يمكنك تغيير زاوية ميلها.
كل ما تبقى هو تركيب خزان المبادل الحراري ووضع الملف فيه وتوصيل عناصر النظام ببعضها البعض وبإمدادات المياه و/أو نظام التدفئة.
تم وصف التكنولوجيا التفصيلية لتصنيع جهاز تجميع الطاقة الشمسية للتدفئة في هذا المقال.
وبطبيعة الحال، فإن مجمعات الطاقة الشمسية الصناعية الحديثة أكثر تعقيدا وتعمل بكفاءة أكبر. تستخدم بعض الأجهزة الفريون كمبرد، مما يسمح لك بالحصول على الطاقة الحرارية حتى أثناء الطقس البارد.
يمكن تجهيز الوحدات الصناعية بأنابيب مفرغة، وكتلة بها خلايا ضوئية، وأجهزة استشعار لدرجة الحرارة، ونظام تحكم آلي، وما إلى ذلك. تكلفة مثل هذا المجمع يمكن أن تكون مثيرة للإعجاب للغاية.
#3: استغلال طاقة الرياح
مولدات الرياح هي أجهزة معروفة منذ فترة طويلة وتحظى بشعبية كبيرة بين محبي الطاقة الصديقة للبيئة. هذا جهاز مرهق إلى حد ما، خاصة إذا كانت شفرات طاحونة الهواء تدور في مستوى أفقي. ولذلك، فإن الإصدارات ذات الشفرات العمودية هي الأكثر شعبية.
تم وضع الطاحونة الهوائية على حامل مرتفع ومتين. تنتقل حركة الشفرات إلى المولد، ويتم تخزين الطاقة الناتجة في البطارية. يتم بعد ذلك نقل الكهرباء إلى النظام الكهربائي الداخلي للمنزل أو استخدامها بطريقة أخرى.
يمكن لطاحونة هوائية محلية الصنع تغطية احتياجات الكهرباء لمنزل صيفي صغير:
صناعي نماذج من مولدات الرياح الحديثة عادة ما تكون مجهزة بلوحة تحكم إلكترونية مريحة.
يتم تصنيع الأجهزة محلية الصنع وفقًا لمخططات ورسومات بسيطة إلى حد ما. يمكنك العثور على الإنترنت على العديد من الخيارات من أنواع وأنواع مختلفة. تحتاج إلى اختيار مكان مناسب لوضع مثل هذا الهيكل حيث تهب رياح قوية ولن تزعج الوحدة أحداً. كلما تم تركيب الشفرات أعلى، كان ذلك أفضل.
منذ وقت ليس ببعيد الشركة انتفض قدم تطورًا أصليًا - توربينات الرياح المثبتة على منصة متنقلة.إذا رغبت في ذلك، يمكن تجميع الجهاز في حجم صغير، ثم نقله باستخدام سيارة دفع رباعي عادية وتثبيته في مكان آخر.
تبلغ قوة توربينات الرياح المتنقلة Uprise 50 كيلووات. وفقا للخبراء في مجال الطاقة البديلة، فإن هذا يكفي لتوفير الكهرباء ليس أكبر منزل خاص، وحتى لتقاسم الكهرباء الزائدة مع الجيران.
الخيار الأكثر أصالة لتحويل طاقة الرياح إلى كيلووات هو الطائرة قوة مكاني.
هذا هو الاختلاف العلمي للغاية للطائرة الورقية التي يتم تركيب توربينات الرياح الصغيرة عليها. والفكرة هي توصيل المولد إلى الغلاف الجوي العلوي، حيث تكون سرعة تدفق الهواء أعلى بكثير من سرعة تدفق الهواء على الأرض. تتدفق الطاقة عبر الكابل، والذي يعمل أيضًا كحبل يحمل "الطائرة الورقية".
نظرة عامة مثيرة للاهتمام حول إصلاح مولد الرياح SF-600-5 (الصين) تتيح لك الحصول على فكرة عن المشاكل المحتملة مع أجهزة الدرجة الاقتصادية:
أفكار مثيرة للاهتمام لصنع طاحونة هوائية بنفسك موصوفة في المقالة - كيفية صنع مولد الرياح بيديك: الجهاز ومبدأ التشغيل + أفضل المنتجات محلية الصنع
#4: التدفئة على أساس المضخات الحرارية
لطالما احتلت هذه الأجهزة مكانة مرموقة في عائلة الأجهزة لإنتاج طاقة صديقة للبيئة. تعمل المضخة الحرارية بنفس طريقة عمل الثلاجة أو مكيف الهواء، ولكن بالعكس.
تستخدم الأجهزة من هذا النوع بشكل أساسي لتدفئة المنزل وكذلك لتسخين المياه.على الرغم من وجود نماذج تتعامل بنجاح مع واجبات مكيف الهواء في الصيف.
وتستخدم هذه الأنظمة طاقة الهواء، وحرارة التربة والماء كمصدر للحرارة. الطاقة موجودة في كل مكان، ولكن في هذه الموارد لديها إمكانات منخفضة. تقوم الدائرة الخارجية للمضخة الحرارية بجمع فتات الطاقة الحرارية المتناثرة وتنقلها إلى النظام.
لتحويل الطاقة إلى حالة ذات إمكانات عالية، يتم استخدام مادة التبريد، عادة الفريون. يمتص الطاقة المستلمة ويسخن ويدخل إلى الضاغط. هنا يتم ضغط مادة التبريد ويمر عبر المبخر إلى المبادل الحراري لدائرة التسخين الداخلية.
يمتص المبرد الطاقة الحرارية المركزة، ويمر الفريون عبر المبخر ويعود إلى الحالة السائلة. الآن يتلقى طاقة منخفضة الإمكانات، مع ارتفاع درجات الحرارة، وما إلى ذلك.
اعتمادًا على مصدر الطاقة الحرارية، وكذلك على نوع سائل التبريد، يتم تحديد نوع المضخة الحرارية: "ماء أرضي"، "المياه المياه", "ماء هواء", "جو-جو" وما إلى ذلك وهلم جرا. باستخدام مثل هذا الجهاز، يمكنك تنفيذ ليس فقط تسخين المياه التقليدية، ولكن أيضا تسخين الهواء.
نجح العديد من الحرفيين في إتقان الإنتاج المستقل لهذه الوحدة، ويتم وصف الخيارات المثيرة للاهتمام في المقالات التالية:
- كيفية صنع مضخة حرارية بيديك من ثلاجة قديمة: الرسومات والتعليمات ونصائح التجميع
- مضخة الحرارة الحرارية الأرضية افعلها بنفسك لتدفئة المنزل: الجهاز والتصميم والتجميع الذاتي
إن استخراج الحرارة من الأرض ليس بالمهمة الأسهل، لأنه سيتطلب قطعة أرض واسعة وأعمال حفر واسعة النطاق. يتم وضع أنابيب الدائرة الخارجية في الخنادق ومغطاة بالأرض. ومن الواضح أن استخدام هذا الموقع سيكون محدودا في المستقبل.
ولكن بهذه الطريقة من الممكن ضمان درجة حرارة ثابتة لسائل التبريد في الدائرة الخارجية، وهذا شرط مهم لنجاح تشغيل المضخة الحرارية. إنه مناسب جدًا إذا كان هناك بركة بالقرب من المنزل، ويمكن غمر الدائرة الخارجية في الماء دون أي مشاكل. كبديل للخزان، يتم استخدام بئر الماء.
لاستخراج الحرارة من الهواء، لا يتم استخدام الأنابيب ذات سائل التبريد، بل يتم استخدام مراوح قوية تضخ الهواء إلى المبادل الحراري. درجة حرارة الهواء الخارجي ليست ثابتة تقريبًا كما هو الحال في خيارات الماء أو الأرض، ولكن اختيار موقع الوحدة وإجراء التثبيت أسهل بكثير.
لسوء الحظ، هذه الأجهزة غير فعالة في المناطق الشمالية، لأن التدفئة مستحيلة حتى عند -20 درجة درجة الحرارة الخارجية. تم حل المشكلة من خلال الجمع بين نظامين مختلفين للتدفئة.
#4: الغاز الحيوي في أعمال الاتصالات
تعتبر النفايات مصدرًا آخر مثيرًا للاهتمام لتوليد الطاقة الحرارية. عند معالجة النفايات بمساعدة البكتيريا اللاهوائية، يتم إطلاق مواد مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وكمية معينة من الشوائب.
ويسمى خليط الغاز هذا بالغاز الحيوي ويمكن اعتباره أيضًا مصدرًا حديثًا للطاقة البديلة.
وبالطبع لا يتم الحصول على هذه المادة القابلة للاشتعال من محتويات المجاري. ولهذا الغرض، يتم استخدام النفايات العضوية ذات الأصل الحيواني أو النباتي. يتم وضعها في حاوية خاصة، متينة للغاية ومحكم الإغلاق دائمًا. يتم أيضًا تحميل الثقافات البكتيرية هناك.
يتم تركيب اوجير داخل الجهاز لخلط الكتلة البيولوجية. سيؤدي ذلك إلى زيادة سرعة التفاعل وجعل المولد أكثر كفاءة.
يتم تخفيف الكتلة المخصصة للمعالجة بالماء، والتي يجب تسخينها إلى حوالي 40 درجة مئوية.في الصيف يجب إضافة المزيد من الماء، لكن في الشتاء يمكن أن يصل محتوى الرطوبة في الكتلة الحيوية إلى حوالي 90%.
للحفاظ على درجة حرارة مريحة لحياة الكائنات الحية الدقيقة، يتم تغطية حاوية المولد الحيوي بمواد عازلة للحرارة. يتم تحميل جميع المواد الأولية من خلال الرقبة، والتي يتم بعد ذلك إغلاقها بإحكام. يتراكم الغاز الحيوي في الجزء العلوي من الجهاز ويتم إزالته منه عبر أنبوب خاص.
ويتم تفريغ النفايات المعاد تدويرها من خلال أنبوب منفصل، فهي تمثل سمادًا قيمًا يمكن استخدامه في الموقع. هناك نقطة مهمة عند إنشاء مولد حيوي بنفسك وهي السلامة. ومع تراكم الغاز باستمرار في الوعاء، يزداد الضغط هناك باستمرار.
يتم وصف عملية إنشاء مولد حيوي من برميل معدني بنفسك في هذا الفيديو:
إذا لم يتم التحكم في هذه العملية، فقد ينفجر الجهاز ببساطة. يعتبر وضع المولد الحيوي تحت الأرض أكثر أمانًا منه على السطح. من الضروري التأكد من الاختيار المستمر للغاز الناتج من الحاوية من أجل تطبيع الضغط.
يجب أيضًا التعامل مع خليط الغاز بعناية. هذه المادة القابلة للاشتعال لها رائحة نفاذة وغير سارة، ويمكن أن يشكل استنشاقها خطرا على صحة الإنسان.
بالإضافة إلى مصادر الطاقة المجانية الموصوفة أعلاه، هناك أيضًا حلول هندسية مثيرة للاهتمام ولها الكثير من الآفاق العملية:
الغرض وتطبيق المولد الحراري
الأجهزة من هذا النوع معروفة منذ منتصف القرن الماضي. أنها تسمح لك بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. تم تصميم نسخة حديثة من المولد الحراري المنتج صناعيًا للتركيب على غلايات الغاز أو مواقد الحطب طويلة الاحتراق بقوة لا تقل عن 200 واط.
أحد خيارات المولدات الحرارية الأكثر شهرة وشعبية في الحياة اليومية يعمل جنبًا إلى جنب مع مصباح الكيروسين:
يتيح لك هذا الجهاز الحصول على حوالي 150 كيلووات/ساعة من الكهرباء شهريًا في فصل الشتاء، عندما تعمل أجهزة التدفئة بشكل مستمر.
يمكنك اعتباره خيارًا إضافيًا مع الألواح الشمسية أو كوسيلة للتعويض عن انقطاع التيار الكهربائي المتكرر.
هناك أيضًا نماذج تخييم لمولدات الحرارة التي يمكنها معالجة الطاقة الحرارية للنار العادية. ويمكن استخدامها أثناء البناء حيث لا يوجد كهرباء كبديل للمولد الذي يعمل بالوقود المسال.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
سيقدم لك الفيديو الخيارات الأكثر شيوعًا للمنشآت التي تعمل بمصادر الطاقة البديلة:
العيب الوحيد المهم للطرق البديلة لتوليد الطاقة هو التكلفة العالية للمعدات والتركيب. التطورات عالية التقنية فعالة ومريحة وغير مكلفة. ومع ذلك، فإن الاستثمار سوف يؤتي ثماره مع مرور الوقت. وبالنسبة لأولئك الذين يحبون العبث، هناك دائما خيارات DIY.
أخبرنا ما رأيك في استخدام الطاقة البديلة لمنزلك؟ شارك برأيك وشارك في المناقشات واطرح الأسئلة. يمكنك ترك التعليقات في النموذج أدناه.
وفي الآونة الأخيرة، بدا أن الموارد العادية غير مكلفة ويمكن أن تستمر لفترة طويلة. لكن الارتفاع المستمر في الأسعار حفز على تطوير مصادر الطاقة البديلة، والآن لن تفاجئ الألواح الشمسية الموجودة على قطعة أرض أو على سطح المنزل أحدا. الآن لم يعد من الممكن إيقاف هذه العملية، بالإضافة إلى المدخرات المعتادة، تساعد الطاقة البديلة على تحسين الوضع البيئي على هذا الكوكب.
لقد كنت أستخدم هدايا الطبيعة لفترة طويلة.إن وجود بطارية شمسية في المرآب اليوم لن يفاجئ أحداً. لقد اشتريتها جاهزة أكثر من مرة، لكنني لم أحاول أبدًا أن أصنعها بنفسي. فكرة جيدة، خاصة بناءً على المعلومات، ليس من الصعب تنفيذها. لقد خططت منذ فترة طويلة لإرفاقه بسطح المنزل. تجربة لمعرفة ما سيأتي منه. ومع ذلك، فأنا أؤيد الحفاظ على الحالة الطبيعية للبيئة.
مع هذا السعر للألواح الشمسية، فإنها لن تؤتي ثمارها أبدا. استخدامها مبرر فقط في الأماكن التي لا توجد بها شبكة كهرباء.