가정용 대체 에너지: 비표준 에너지원 개요

소개

전체 현대 세계 경제는 석유, 가스, 석탄 및 기타 화석 연료와 같은 공룡 시대에 축적된 부에 의존합니다. 지하철을 타는 것부터 부엌에서 주전자를 데우는 것까지 우리 삶의 대부분의 활동은 궁극적으로 이 선사시대 유산을 태워야 합니다. 주요 문제는 이러한 쉽게 사용할 수 있는 에너지 자원이 재생 가능하지 않다는 것입니다. 머지 않아 인류는 지구의 창자에서 모든 기름을 퍼내고 모든 가스를 태우고 모든 석탄을 파낼 것입니다. 그러면 찻주전자를 데우기 위해 무엇을 사용할까요?

또한 연료 연소가 환경에 미치는 부정적인 영향을 잊어서는 안됩니다. 대기의 온실 가스 함량이 증가하면 지구 전체의 평균 온도가 증가합니다. 연료 연소 생성물은 공기를 오염시킵니다. 대도시 거주자들은 이것을 특히 잘 느낍니다.

이 미래가 우리와 함께 오지 않더라도 우리는 모두 미래에 대해 생각합니다. 지구촌은 오랫동안 화석연료의 한계를 인식해왔습니다.그리고 환경에 대한 사용의 부정적인 영향. 주요 국가들은 이미 환경 친화적이고 재생 가능한 에너지원으로의 점진적인 전환을 위한 프로그램을 시행하고 있습니다.

전 세계적으로 인류는 화석 연료를 대체할 연료를 찾고 있으며 점진적으로 도입하고 있습니다. 오랫동안 전 세계에서 태양열, 풍력, 조력, 지열 및 수력 발전소가 가동되었습니다. 바로 지금 우리가 인류의 모든 필요를 그들의 도움으로 제공하는 데 방해가 되는 것 같습니까?

사실 대체 에너지는 많은 문제를 안고 있습니다. 예를 들어, 에너지 자원의 지리적 분포 문제. 풍력 발전소는 강한 바람이 자주 부는 지역, 태양광(구름이 적은 날이 최소인 곳, 수력 발전소)이 큰 강에만 건설됩니다. 물론 기름도 모든 곳에서 구할 수 있는 것은 아니지만, 그것을 전달하는 것이 더 쉽습니다.

대체 에너지의 두 번째 문제는 불안정성입니다. 풍력 발전소에서 발전은 끊임없이 속도를 바꾸거나 완전히 멈추는 바람에 의존합니다. 태양광 발전소는 흐린 날씨에 잘 작동하지 않고 밤에는 전혀 작동하지 않습니다.

바람도 태양도 에너지 소비자의 요구를 고려하지 않습니다. 동시에 화력 또는 원자력 발전소의 에너지 출력은 일정하고 쉽게 조절됩니다. 이 문제에 대한 해결책은 생산량이 적은 경우를 대비하여 예비를 만들기 위해 거대한 에너지 저장 시설을 건설하는 것뿐입니다. 그러나 이것은 전체 시스템의 비용을 크게 증가시킵니다.

이러한 어려움과 다른 많은 어려움으로 인해 세계의 대체 에너지 개발이 느려지고 있습니다. 화석 연료를 태우는 것은 여전히 ​​쉽고 저렴합니다.

그러나 세계 경제 규모에서 대체 에너지원이 많은 이점을 제공하지 않는다면 개별 주택의 틀 내에서 매우 매력적일 수 있습니다.이미 많은 사람들이 전기, 난방 및 가스에 대한 관세가 지속적으로 증가하고 있음을 느끼고 있습니다. 매년 에너지 회사는 일반 사람들의 주머니에 더 깊이 들어가고 있습니다.

국제 벤처 펀드 I2BF의 전문가들이 재생 에너지 시장에 대한 첫 번째 개요를 발표했습니다. 그들의 예측에 따르면, 5-10년 안에 대체 에너지 기술은 더욱 경쟁력을 갖게 되고 널리 보급될 것입니다. 이미 대체 에너지와 재래식 에너지의 비용 격차가 빠르게 줄어들고 있습니다.

에너지 비용은 대체 에너지 생산자가 프로젝트 수명 동안 자본 지출을 보상하고 투자 자본에 대해 10%의 수익을 제공하기 위해 받기를 원하는 가격을 말합니다. 이 가격에는 부채 융자 비용도 포함됩니다. 대부분이 차입금이 많이 들기 때문입니다.

주어진 그래프는 2011년 2분기에 다양한 유형의 대체 및 전통 에너지에 대한 평가를 보여줍니다(그림 1).

쌀. 하나.	다양한 대체에너지 및 전통에너지 평가

위의 수치를 보면 지열에너지는 물론 쓰레기와 매립가스를 태워서 발생하는 에너지도 모든 대체에너지 중에서 비용이 가장 저렴합니다. 사실, 그들은 이미 전통적인 에너지와 직접적으로 경쟁할 수 있지만, 이들의 제한 요소는 이러한 프로젝트를 실행할 수 있는 제한된 수의 장소입니다.

전력엔지니어의 변덕에서 벗어나고자 하는 자, 대체 에너지 개발에 기여하고 싶은 자, 단지 에너지를 조금이라도 절약하고 싶은 이들을 위해 이 책이 쓰여졌다.

책에서 V. Germanovich, A. Turilin “대체 에너지원.바람, 태양, 물, 지구, 바이오매스 에너지 사용을 위한 실용적인 디자인.

여기에서 계속 읽기

비전통적 소스 개발

비전통적인 에너지원에는 다음이 포함됩니다.

• 태양 에너지;
• 풍력 에너지;
• 지열;
• 조수와 파도의 에너지;
• 바이오매스;
• 환경의 낮은 잠재적 에너지.

대부분의 종의 유비쿼터스 분포로 인해 개발이 가능하며 환경 친화성과 연료 구성 요소에 대한 운영 비용이 없음을 확인할 수 있습니다.

그러나 산업적 규모에서 사용을 방해하는 몇 가지 부정적인 특성이 있습니다. 이것은 낮은 자속 밀도로, 시간이 지남에 따라 변동성뿐만 아니라 넓은 지역의 "차단"설치를 강제로 사용합니다.

이 모든 것이 이러한 장치의 재료 소비가 높기 때문에 자본 투자도 증가한다는 사실로 이어집니다. 음, 기상 조건과 관련된 임의의 요소로 인해 에너지를 얻는 과정은 많은 문제를 야기합니다.

다른 가장 중요한 문제는 이 에너지 원료의 "저장"입니다. 기존의 전기 저장 기술로는 대량으로 이를 수행할 수 없기 때문입니다. 그러나 국내 상황에서는 가정용 대체 에너지원이 점점 대중화되고 있으므로 개인 소유로 설치할 수 있는 주요 발전소에 대해 알아 보겠습니다.

모든 것이 그렇게 순조롭습니까?

민간 주택의 전원 공급을 위한 그러한 기술은 에너지를 제공하는 전통적인 중앙 집중식 방법에 의해 시장에서 오랫동안 쫓겨났어야 하는 것처럼 보입니다.왜 이런 일이 일어나지 않습니까? 대체 에너지에 찬성하지 않는다는 여러 주장이 있습니다. 그러나 그 중요성은 개별적으로 결정됩니다. 일부 시골집 소유자의 경우 일부 단점은 관련이 있고 나머지는 전혀 관심이 없습니다.

큰 시골집의 경우 대체 에너지 설치의 효율성이 너무 높지 않은 것이 문제가 될 수 있습니다. 자연히 국지적 태양광, 히트펌프, 지열 설비는 가장 오래된 수력 발전소, 화력 발전소 등 원자력 발전소의 생산성과 비교할 수 없지만 2~3개 설치하면 이러한 단점을 최소화하는 경우가 많다. 더 많은 전력을 사용하는 시스템. 이것의 결과는 또 다른 문제가 될 수 있습니다. 설치를 위해서는 더 큰 면적이 필요하며 이는 모든 주택 프로젝트에 할당할 수 없습니다.

현대 가정에 친숙한 여러 가전 제품과 난방 시스템을 중단 없이 공급하려면 많은 전력이 필요합니다. 따라서 프로젝트는 그러한 전력을 생산할 수 있는 소스를 제공해야 합니다. 그리고 이것은 견고한 투자가 필요합니다. 장비가 더 강력할수록 더 비쌉니다.

또한 경우에 따라(예: 풍력 에너지를 사용하는 경우) 소스가 에너지 생산의 불변성을 보장하지 않을 수 있습니다. 따라서 모든 통신에는 저장 장치가 장착되어 있어야 합니다. 일반적으로 배터리와 수집기가 이러한 목적으로 설치되므로 동일한 추가 비용과 집에 더 많은 평방 미터를 할당해야 합니다.

바람의 에너지

우리 조상들은 필요에 따라 풍력 에너지를 사용하는 방법을 오랫동안 배웠습니다. 원칙적으로 그 이후로 디자인은 많이 변경되지 않았습니다.맷돌만 회전하는 블레이드의 에너지를 전기로 변환하는 발전기 드라이브로 대체되었습니다.

발전기를 만들려면 다음 부품이 필요합니다.

• 발전기. 일부는 세탁기의 모터를 사용하여 로터를 약간 변형시킵니다.
• 승수;
• 배터리 및 충전 컨트롤러;
• 전압 변압기.

풍력 발전기

수제 풍력 터빈에는 많은 계획이 있습니다. 모두 같은 원리로 완성됩니다.

1. 프레임을 조립 중입니다.
2. 스위블이 설치됩니다. 블레이드와 발전기가 그 뒤에 장착됩니다.
3. 스프링 커플러로 측면 삽을 장착합니다.
4. 프로펠러가 있는 발전기를 프레임에 부착한 다음 프레임에 설치합니다.
5. 회전 어셈블리에 연결하고 연결합니다.
6. 전류 수집기를 설치합니다. 발전기에 연결하십시오. 전선은 배터리로 연결됩니다.

조언. 블레이드의 수는 프로펠러의 직경과 생성된 전기량에 따라 달라집니다.

대체 에너지 원의 주요 유형

최근에 에너지를 얻기 위한 많은 비전통적인 옵션이 실제로 시도되었습니다. 통계에 따르면 우리는 여전히 잠재적 사용의 1000%에 대해 이야기하고 있습니다.

대체 에너지원의 개발이 진행되는 과정에서 불가피하게 직면하게 되는 일반적인 어려움은 국가의 재산인 천연 자원의 개발에 관한 대부분의 국가 법률의 완전한 격차입니다. 대체 에너지에 대한 불가피한 과세 문제는 법적 정교화 부족과 밀접한 관련이 있습니다.

가장 널리 사용되는 10가지 대체 에너지원을 고려하십시오.

바람

풍력 에너지는 항상 인간에 의해 사용되었습니다. 현대 기술의 발전 수준으로 인해 거의 중단되지 않습니다.

동시에, 전기는 풍차와 유사한 특수 장치인 풍차를 사용하여 생성됩니다. 풍차의 프로펠러는 바람의 운동 에너지를 회전하는 블레이드를 통해 전류를 생성하는 발전기에 전달합니다.

이러한 풍력 발전 단지는 특히 중국, 인도, 미국 및 서유럽 국가에서 일반적입니다. 이 지역의 의심할 여지 없는 리더는 덴마크이며, 그건 그렇고, 풍력 에너지의 선구자입니다. 첫 번째 설비는 19세기 말에 여기에 나타났습니다. 덴마크는 이러한 방식으로 총 전력 수요의 최대 25%를 폐쇄합니다.

20세기 말 중국은 풍력발전기의 도움으로 산간벽지와 사막지대에 전기를 공급할 수 있었다.

풍력 에너지의 사용은 아마도 가장 진보된 에너지 생산 방식일 것입니다. 이것은 대체 에너지와 생태가 결합된 합성의 이상적인 변형입니다. 세계의 많은 선진국들은 총 에너지 균형에서 이러한 방식으로 생성된 전기의 비율을 지속적으로 증가시키고 있습니다.

해

태양 복사를 사용하여 에너지를 생성하려는 시도도 오래전부터 있어 왔으며 현재로서는 대체 에너지를 개발할 수 있는 가장 유망한 방법 중 하나입니다. 행성의 많은 위도에 있는 태양이 일년 내내 빛나고 모든 인류가 1년에 소비하는 것보다 수만 배 더 많은 에너지를 지구로 전달한다는 사실 자체가 태양광 스테이션의 적극적인 사용을 고무시킵니다.

가장 큰 스테이션의 대부분은 미국에 있으며 전체적으로 태양 에너지는 거의 100개국에 배포됩니다. 광전지(태양 복사의 변환기)를 기본으로 사용하여 대규모 태양 전지판으로 결합합니다.

대지의 열기

지구 깊이의 열은 에너지로 변환되어 세계 여러 국가에서 인간의 필요에 사용됩니다. 열에너지는 간헐천이 많은 화산 활동 지역에서 매우 효과적입니다.

이 지역의 선두주자는 아이슬란드(국가의 수도 레이캬비크는 지열 에너지가 완전히 공급됨), 필리핀(전체 잔액에서 점유율 20%), 멕시코(4%), 미국(1%)입니다.

이러한 유형의 소스 사용에 대한 제한은 지열 에너지를 원거리(전형적인 로컬 에너지 소스)로 운송할 수 없기 때문입니다.

러시아에는 캄차카에 여전히 하나의 스테이션(용량 - 11MW)이 있습니다. 같은 장소에 새로운 역이 건설 중입니다(용량 - 200MW).

가까운 장래에 가장 유망한 10가지 에너지원은 다음과 같습니다.

• 우주에 기반을 둔 태양광 발전소(프로젝트의 주요 단점은 막대한 재정적 비용입니다);
• 사람의 근력 (수요, 우선 - 마이크로 전자 공학);
• 밀물과 썰물의 에너지 잠재력 (단점은 높은 건설 비용, 하루에 거대한 전력 변동입니다);
• 연료(수소) 용기(새로운 주유소를 건설할 필요성, 연료를 보급할 자동차의 높은 비용);
• 고속 원자로(액체 Na에 잠긴 연료봉) - 이 기술은 매우 유망합니다(폐기물 재사용 가능성).
• 바이오 연료 - 이미 개발 도상국 (인도, 중국)에서 널리 사용, 장점 - 재생 가능성, 환경 친화, 단점 - 자원 사용, 작물 생산을위한 토지, 가축 산책 ​​(가격 상승, 식량 부족);
• 대기 전기 (번개의 에너지 잠재력 축적), 주요 단점은 대기 전선의 이동성, 방전 속도 (축적의 복잡성)입니다.

풍력 및 태양 에너지 사용

난방 시스템의 풍력 터빈

운동 풍력 에너지는 일반적으로 건물에 전력을 공급하는 데 사용되지만 이상에 가까운 조건의 강력한 모델은 최소한 부분적인 난방을 제공할 수 있습니다.

초기 비용을 고려하지 않으면 소비자에게 전기 비용이 들지 않습니다.

풍력 발전기의 작동에 보조 자원이 필요하지 않고 항상 자율적으로 작동하는 것이 매우 중요합니다. 보조 에너지원으로 사용되는 이러한 장치는 다른 유형의 가열 장치가 주요 장치인 시스템에 성공적으로 통합됩니다. 보조 에너지원으로 사용되는 이러한 장치는 다른 유형의 가열 장치가 주요 장치인 시스템에 성공적으로 통합됩니다.

보조 에너지원으로 사용되는 이러한 장치는 다른 유형의 가열 장치가 주요 장치인 시스템에 성공적으로 통합됩니다.

풍차 디자인에는 여러 유형이 있지만 일반적으로 두 가지 범주로 나뉩니다.

1. 프로펠러형 블레이드가 있는 수평 풍력 터빈. 이 장치는 더 생산적이므로(최대 52%의 풍력 에너지 이용률) 난방 요구 사항에 더 적합하지만 운영 및 소비자 제한 사항이 많습니다.
2. 수직 회전축이 있는 풍력 발전기. 이 터빈은 상대적으로 전력이 약하지만(KIEV 40% 미만) 바람 방향이 필요하지 않으며 층류뿐만 아니라 난류도 사용할 수 있으며 저속에서도 전류를 생성하기 시작합니다.발전기가 곤돌라의 돛대 위에 있지 않고 지면 근처에 있기 때문에 유지 관리가 더 쉽습니다.

난방을 위해 풍차를 사용할 때의 몇 가지 단점은 다음과 같습니다.

• 높은 자본 비용. 자금의 70% 이상이 배터리, 인버터, 제어 자동화, 설치 구조와 같은 보조 요소에 사용됩니다. 투자는 수십 년 후에야 결실을 맺습니다.
• 낮은 효율 - 낮은 전력. 또한, 전기를 열로 변환하는 과정에서 에너지의 일부가 손실됩니다.
• 지형은 고속으로 일정한 바람이 있어야 합니다. 에너지는 불안정하고 날씨와 계절에 크게 의존하며 정기적인 모니터링과 축적이 필요합니다.
• 장비는 많은 공간을 차지합니다.
• 풍력 터빈은 작동 중에 많은 소음을 발생시킵니다.

태양계는 냉각수를 직접 가열하거나 태양광 방식으로 에너지를 변환합니다. 첫 번째 옵션에서 태양 광선은 물 / 부동액 (일부 모델의 경우 공기)을 가열하여 건물로 운반되고 라디에이터를 통해 열을 방출합니다. 두 번째 경우, 빛의 광자는 전기로 구동되는 기존 난방 장치(보일러, 히터, 바닥 난방)에 공급되는 전기 에너지로 변환됩니다.

따라서 두 가지 유형의 장치가 있습니다.

• 태양열 수집가. 이 시스템은 냉각수 순환을 위한 회로, 축적 탱크 및 수집기 자체로 구성됩니다. 디자인에 따라 수집기는 평면, 진공 및 공기로 구분됩니다(공기는 냉각수로 사용됨).
• 태양 전지 패널. 설치는 광전지, 컨트롤러 및 인버터가 있는 패널로 구성됩니다.배터리는 24볼트 또는 12볼트의 직류를 생성하여 배터리에 수집하고 인버터에 의해 교류(220V)로 변환된 후 소켓에 공급됩니다.

태양열 설치에는 몇 가지 단점이 있습니다. 우선, 기상 요인 및 주기(계절 및 일별)에 대한 의존도입니다. 배터리는 안정적으로 많은 양의 에너지를 공급하기에는 효율이 낮고, 넓은 면적을 차지해야 하고, 값비싼 이차 전지를 장착해야 하기 때문에 자주 교체해야 합니다. 수집기의 단점은 전기에 대한 의존성(펌프 또는 팬 작동용) 또는 예를 들어 냉각수의 동결 위험입니다.

글로벌 규모의 대체 에너지

전 세계에서 AES 사용에 대한 통계는 낙관적인 이유를 제시하는 것 같습니다. EU에서는 2017년에 재생 가능 자원의 전기량이 석탄 화력 발전소에서 받는 전기량을 초과했습니다. 2018년에는 다른 "더러운" 자원과 관련된 비율이 30%에서 32.3%로 증가했습니다.

2018년 7월 보고서에 따르면 태양광 및 풍력 발전소 운영 40년 만에 처음으로 전 세계 용량이 1테라와트(1000GW)에 도달했습니다. 용량의 90%는 지난 10년 동안에만 나타났습니다.

AIE에는 세 가지 주요 문제가 있습니다.

1. 그들은 정치 사용을 장려하고 최종 소비자는 자신의 주머니에서 "녹색" 에너지 비용을 지불합니다. 재생 가능 에너지원 도입에 대한 간접세가 관세의 상당 부분을 차지합니다. 비평가들은 부양 관세 보조금이 너무 높으며 비용이 조만간 소비자들로부터 부정적인 반응을 일으킬 것이라고 반복해서 말했습니다.

1. 이러한 자원은 전통적인 발전 소스의 배경에 대해서만 안전하다고 할 수 있습니다. 풍력 터빈이 곤충을 근절할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.거의 모든 그러한 설비의 생산은 환경에 해롭습니다. 태양 전지 패널은 태양열 실리콘 생산으로 인한 배출로 인해 특히 "더러워"집니다.

1. 전 세계 에너지 "파이"에서 재생 에너지원의 점유율이 증가하고 있다는 사실에도 불구하고 여전히 전통적인 에너지원과 경쟁할 수 없습니다. 그것들을 사용하는 것은 수익성이 없으며 장비에는 비교할 수 없을 정도로 작은 수익으로 큰 자본 지출이 필요하므로 국가 지원이 감소하면 RES에 대한 수요가 즉시 감소합니다. 권위 있는 독일 출판물인 Die Welt에서도 "풍차 사업이 심각한 타격을 받고 있다"고 인정했습니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

작은 시골집에서 전기를 생성하기 위해 대체 소스를 결합하는 방법에 대한 비디오:

자신의 손으로 풍력 발전기를 만드는 방법에 대한 비디오는 장치의 원리를 쉽게 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

열 펌프 사용에 대한 짧은 비디오:

바이오가스 확보에 관한 비디오 클립:

전통적인 난방 소스를 거부하는 것이 가능합니다. 이렇게하려면 지역, 시골집의 면적 및 지역의 특성에 따라 대안을 신중하게 선택하거나 여러 개를 결합해야합니다.

태양 에너지, 지구, 바람의 힘, 동식물 기원의 가정 쓰레기 처리는 가스, 석탄, 장작 및 유료 전기를 대체할 가치가 있습니다.

가정용 대체 에너지원 중 하나를 사용하고 있습니까? 장치를 조립하는 데 비용이 얼마나 들었는지, 그리고 얼마나 빨리 성과를 거두었는지 공유하십시오.

아니면 친구 중 한 명이 자신의 시골집에 재생 가능한 자원을 공급했습니까? 태양열 패널 시스템이나 열 펌프를 열, 온수 및 전기의 독립 소스로 사용하고 계십니까?