Чудеса альтернативной энергии

Наверняка, когда в школе по географии проходили тему “Ресурсы”, каждый занимался чем угодно, но только не слушал учителя. А информация, что горючие полезные ископаемые через каких- то лет 50 полностью исчерпают себя, была занесена в графу “спам”. И напрасно. Дефицит невосполняемых источников энергии скажется не только на бытовых условиях жизни, но и на комфорте. Альтернативной в данном случае могут стать энергия Солнца, грунта, воздуха и воды.

Солнечный "заморочки"
Повышенный интерес к практически неограниченным возможностям Солнца вполне объясним. Во-первых, экологичность: преобразование “солнечной” теплоты безопасно для окружающей среды, и, следовательно, для здоровья людей. Во-вторых, не нужно быть в постоянном страхе из-за того, что однажды утром исчезнет свет, горячая вода и прочие компоненты бытового комфорта. По расчетам ученых, огненно-желтая горячая звезда будет еще радовать своим присутствием многие миллиарды лет. В реальных мечтах — решение проблемы парникового эффекта с помощью все той же энергии Солнца.
Неудивительно, что на протяжении веков гении науки и техники со всего земного шара пытались отыскать правильную формулу использования солнечного потенциала на благо общества в качестве альтернативного источника энергии. Первые солнечные батареи были использованы в 1957 году для космических целей: спутник работал от электрической энергии, исходящей от солнечной батареи. Для ее работы использовали кремний, который и до сих пор остается главным элементом для нестандартных “аккумуляторов”.
Обладать альтернативным солнечным источником становится не только оригинально, модно, но и выгодно. В странах Европы уже есть различные поощрительные системы, позволяющие реально экономить не только на электроэнергии, но и на собственных затратах. Государство частично компенсирует затраты по установке солнечного оборудования. А владельцу такой автономной установки гарантированы особые условия кредитования и налоговые льготы. Солнечная востребованность настолько высока, что есть случаи, когда лишнюю долю такой альтернативной энергии раскупают нарасхват. О выгоде задумались даже фермеры — и не прогадали. Променяв выращивание упитанных поросят на производство солнечной энергии, они решили навсегда остаться в этом бизнесе.
В солнечных “альтернативах” выделяют два направления: солнечные коллекторы — для нагрева воды для горячего водоснабжения и солнечные батареи — для выработки электроэнергии. В основе работы последних лежит кремний. Выдача электроэнергии от одной пластины 150х70 см при благоприятных природных условиях (максимальном солнечном излучении) дает мощность 200 Вт.
Коллектор для нагрева воды ставят на крыше. По сути это — трубка, укутанная в изоляцию, внутри которой уже не кремний, а жидкость — водяной раствор спирта, этиленгликоля либо пропиленгликоля. За счет максимального поглощения солнечного излучения (отраженное излучение составляет всего лишь 10-20%) жидкость, циркулирующая внутри, нагревается. Причем для работы установки достаточно даже рассеянного света (например, если на небе облачность, то установка тоже работает, хоть и с уменьшенной отдачей). Однако зимой, когда солнца очень мало, эффективность работы такой установки снижается (фактически, потребность в горячей воде зимой удовлетворяется лишь процентов на 30-40) и поскольку большая часть Украины (кроме Крымского полуострова) не особо богата солнечными днями, то все-таки стоит перевести взгляд и на другие альтернативные источники энергии.

Ветряные услуги заказывали?
Ветер, конечно, явление не особо приятное. Ну разве что в знойную летнюю пору. В других случаях гость он нежеланный и не особо любимый. Хотя в древние времена наши мудрые предки использовали ветряной потенциал в соответствии со своими потребностями и нуждами: передвигались по морю в легких лодках в поисках добычи, перемалывали зерно, давали условный знак к действию, развевая флаг на ветру.
Современники тоже не особо желают оставлять ветер в покое. Чтобы компенсировать ветряное безделье, ученые умудрились записать его в качестве потенциального источника альтернативной энергии.
Бурное использование преобразованной ветряной энергии началось в 40-х годах прошлого века в США. Только представьте себе: небольшой ветряной турбины вполне достаточно, чтобы полноценно обеспечить электроэнергией фермерское хозяйство. сожалению, тотальная электрификация сумела приуменьшить значимость ветра на целых 20 лет.
В последние десятилетия, из-за истощения мировых запасов нефти и природного газа, обратиться за помощью к ветряной стихии решили многие страны. Ограниченность привычных источников энергии обратно пропорциональны практически бесконечному росту цен на них. Поэтому было решено вложить финансы и усилия в разработку такого источника, который оптимально бы соответствовал требованиям “исчерпаемость, цена, качество, безопасность”.
Современные ветряные турбины — это кропотливые технические системы, которые базируются на постулатах аэродинамики, механики, электротехники. Выгода просто-таки очевидна: постройка одной даже не очень большой турбины может обеспечить электроэнергией около 2000 домашних хозяйств.
Первые попытки заставить работать ветер предпринимались еще в бывшем Советском Союзе. Однако электроэнергия тогда стоила копейки, поэтому дело посчитали невыгодным.
Возобновить исследования пришлось после аварий на атомных электростанциях. Стало очевидным, что в альтернативном источнике энергии, таком как ветер, есть рациональное зерно. Однако снова вмешались непредвиденные обстоятельства, и с легкой руки политических переворотов в бурные 1990-е все было снова позабыто. А тем временем наука в мире успела сделать гигантский шаг вперед в этой области, и нам остается только перенимать опыт зарубежных коллег. А о собственных достижениях говорить пока рано: даже элементарной законодательной базы, которая регламентировала бы уровень стандартизации, прав и обязательств в этой области, нет и в ближайшее время не предвидится.
Принцип работы ветряной установки достаточно прост — от сильных порывов ветра лопасти ветряка начинают вращаться, и... получается энергия. Для эффективной работы минимальная скорость ветра должна составлять от 2 м/с. И все же, если душа просит ветряную станцию, а дом — альтернативный ветряной источник, не поленитесь отправиться к специалистам и просчитать “карту ветров”.

Тепло как в холодильнике
До чего дошел прогресс!... Тепло можно получить практически из ниоткуда — из земли, воды, воздуха. Чудеса? Нет, реальные “умные” технологии. Вся суть заключается в том, что отбирается тепло у окружающей среды: у воздуха, у грунта, у воды при температуре, близкой к нулю. Потом эта теплота переводится на более высокий температурный уровень. Это достигается за счет кипения жидкостей — фреонов. Фреоны кипят при температуре от -30°С до +10°С. Понятное дело, что для кипения жидкости к ней надо подвести теплоту. Такое тепло можно отобрать у воздуха (до -15°С), у воды (грунтовая вода на определенной глубине имеет постоянную температуру +10°С) либо у грунта (ниже точки промерзания температура грунта практически постоянна и на глубине 5 метров и ниже равна примерно 8-10°С). И фреон кипит, превращается в пар. А пар в свою очередь поступает в компрессор. Последний сжимает пар. По физическим законам, при сжимании газа в замкнутом объеме его температура повышается до 70-90°С, что как раз и необходимо для системы отопления. От пара фреона полученная температура передает теплоту теплоносителю — воде. Фреон конденсируется, превращается опять в жидкость, специальный дроссельный клапан снижает его давление, он опять поступает в теплообменник, где отбирает тепло из воздуха и все снова повторяется.
Оказывается, что количество полученного тепла гораздо больше затраченной энергии (за счет отбора тепла у внешнего источника — грунта, воды, воздуха). В зависимости от температурных условий соотношение может колебаться: вложив 1 кВт электроэнергии, получаем, для нормальных условий, от 3 до 5 кВт/ч тепла. То есть мы снижаем эксплуатационные затраты в 4-5 раз. Сами понимаете, что это значительно помогает улучшить экономическую ситуацию. А дальше выгода будет только расти, потому что стоимость таких энергоносителей, как газ, дизтопливо, электроэнергия будет резко повышаться. При самых пессимистических подсчетах востребованность подобных инновационных технологий будет более чем высокая.
Для украинского рынка тепловые насосы в некоторой степени новинка, хотя в развитых странах эти устройства производятся и успешно эксплуатируются уже более 30 лет, и там в настоящее время они — одно из наиболее динамично развивающихся направлений. В частности, в последнее десятилетие количество систем, использующих для тепло- и холодоснабжения зданий тепловые насосы, постоянно увеличивается.

Аппетитные энергетики
Вы думаете, что кукуруза хороша только в качестве гарнира и украшения салата? А соя — удел сидящих на диете? Посмотрим на эти продукты с практической стороны. При этом используем термин, который у всех на слуху: биомасса. Это один из доступных сегодня возобновляемых источников энергии. Это многофункциональный материал, способный давать энергию для отопления и получения электричества, хотя для него не составит особого труда воспроизводить эти процессы одновременно.
Существуют две категории биомассы:

• Древесная биомасса. Это всевозможные лесоматериалы; отходы от дерево- и пиломатериалов; молодые деревья, специально посаженные с целью дальнейшей вырубки.
• Недревесная биомасса. Включает в себя муниципальные и промышленные отходы; продукты жизнедеятельности, которые остались после сельскохозяйственных животных; сельскохозяйственные культуры, после сбора урожая которых остается большое количество стеблей или ботвы, пригодной для сжигания (например, кукуруза, свекла, рапс); водные растения.

Есть еще и такое понятие, как биотопливо. Рудольф с замечательной фамилией Дизель еще в 1900 году решил, что арахисовое масло можно использовать не только в кулинарии.

Автор: Арсений Танечкин
Источник: Украинский Строительный Каталог (Секреты успешной стройки)