ما هي الطاقة البديلة؟ يقدم العالم الحديث طرقًا لإنتاج الكهرباء مجانًا. كيف تصنعها بنفسك؟

بديل

في عام 1901، قام العالم الشهير والرائع نيكولاي تيسلا بتصميم برج Wardenclyffe الضخم في نيويورك. تولى جي بي مورغان الجزء المالي من المشروع. أراد تسلا تنفيذ اتصالات لاسلكية مجانية وتزويد البشرية بالكهرباء المجانية. كان مورغان يتوقع ببساطة اتصالات دولية لاسلكية.

فكرة الكهرباء المجانية أرعبت "الآصوص" الصناعية والمالية. لم تكن هناك ثورات طوعية في الاقتصاد العالمي، وكان الجميع متمسكين بالأرباح الفائقة. ولذلك تم إلغاء المشروع.

إذن ماذا صنعت تسلا؟ كيف كان سينتج كهرباء مجانية؟ في القرن الحادي والعشرين، تكتسب فكرة الطاقة البديلة المدعومة بمصادر أخرى دعما متزايدا. هناك نوع من المعارضين للنفط والفحم والغاز هنا هي الموارد المتجددة للأرض والكواكب الأخرى.

من أين يمكنك الحصول على الكهرباء مجانا؟ إن ضوء الشمس وطاقة الرياح وطاقة الأرض واستخدام المد والجزر والطاقة العضلية لجسم الإنسان يمكن أن تغير مستقبل الكوكب. ستصبح خطوط الأنابيب وتوابيت المفاعلات شيئًا من الماضي. ستتمكن العديد من الدول من تحرير اقتصاداتها من الحاجة إلى شراء مصادر باهظة الثمن للكهرباء.

يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للبحث عن مصادر الطاقة البديلة القابلة للتجديد بسهولة. في العقود الأخيرة، كانت البشرية تشعر بالقلق إزاء مشاكل النظافة البيئية وكفاءة الموارد.

تكنولوجيا

وتناقش أدناه خيارات الحصول على الكهرباء المجانية.

محطة طاقة الرياح. وتقترح هولندا بناء مزرعة رياح ضخمة في بحر الشمال، وجزيرة صناعية مجهزة بالمعدات اللازمة، والتي ستتولى دور مركز الطاقة، لتوزيع الكهرباء بين 5 دول.

اقترحت المملكة العربية السعودية إنشاء توربينات على شكل "طائرة ورقية"، ووضعها في الهواء بدلا من وضعها على الأرض. العديد من البلدان لديها حقول توربينات الرياح الخاصة بها.

محطة للطاقة الشمسية. هناك أسطح معروضة للبيع تتكون من الألواح الشمسية، بالإضافة إلى ألواح زجاجية ضوئية يمكن استخدامها لتغطية الجدران الخارجية للمنازل. أنتج علماء أمريكيون ألواحا شمسية على شكل بلاط شفاف يمكن استخدامه لتزجيج النوافذ لتوليد الكهرباء للمنزل.

بطارية العواصف الرعدية هي جهاز لتخزين الطاقة من التصريفات في الغلاف الجوي. يتم إعادة توجيه البرق إلى شبكة الكهرباء.

يتكون المولد الحلقي TPU من 3 ملفات. الدوامة المغناطيسية وترددات الرنين هي سبب التيار. لقد اخترعه S. Mark.

محطات طاقة المد والجزر - يعتمد تشغيلها على مد وجزر المد والجزر، وموقع الأرض والقمر.

محطة الطاقة الحرارية – يتم استخدام المياه الجوفية ذات درجة الحرارة العالية كمورد.

القوة العضلية البشرية - يولد البشر أيضًا الطاقة عندما يتحركون، ويمكن استغلالها.

الاندماج النووي الحراري هو عملية يمكن التحكم فيها. يتم تصنيع النوى الأثقل من النوى الأخف. لا يتم استخدام هذه الطريقة لأنها خطيرة جداً.

سيدك الخاص

يمكنك إنشاء كهرباء مجانية بنفسك. هناك طرق عديدة لبناء الأجهزة التي تولد الطاقة. للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى القليل من المعرفة والمهارات. على سبيل المثال:

اصنع عنصر بلتيير - لوحة، محول كهربائي حراري. يتم الحصول على الحرارة من مصدر محترق، ويتم التبريد بواسطة مبادل حراري. المكونات مصنوعة من معادن مختلفة.

قم ببناء مولد يجمع موجات الراديو - المكثفات المقترنة، والتحليل الكهربائي، والأفلام، والثنائيات منخفضة الطاقة. يتم استخدام كابل معزول بطول 15 مترًا كهوائي. يتم توصيل سلك التأريض بأنبوب الغاز أو الماء.

لإنشاء مولد كهربائي حراري، ستحتاج إلى مثبت جهد، وغطاء، ومشعات تبريد، ومعجون حراري، وألواح تسخين بلتيير.

قم ببناء بطارية البرق - هوائي معدني وتأريض. تتراكم الإمكانات بين عناصر الجهاز. وهذه الطريقة خطيرة لأنها تجذب البرق الذي يصل جهده إلى 2000 فولت.

الطريقة الجلفانية - يتم إدخال قضبان النحاس والألومنيوم في الأرض على عمق 0.5 متر، ويتم معالجة المنطقة بينهما بمحلول ملحي.

ماذا بعد؟

من بين الطرق المعتادة، يمكنك أيضًا العثور على طرق غير عادية تمامًا لتوليد الكهرباء. في الآونة الأخيرة، يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم بشكل مكثف على تطوير الطاقة البديلة. ويبحث العالم عن فرص لاستخدامه على نطاق أوسع.

وفيما يلي لمحة موجزة عن أفضل الأساليب والأفكار:

المولد الحراري – يحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. بنيت في مواقد التدفئة والطهي.

مولد كهرضغطية – يعمل على الطاقة الحركية. إنهم يقدمون أرضيات الرقص والبوابات الدوارة ومعدات التمارين الرياضية.

مولد النانو - يستخدم طاقة اهتزازات جسم الإنسان أثناء الحركة. العملية فورية. يعمل العلماء على الجمع بين عمل المولد النانوي والبطارية الشمسية.

مولد Kapanadze الخالي من الوقود - يعمل بالمغناطيس الدائم في الدوار والملفات الثنائية في الجزء الثابت. الطاقة 1-10 كيلو واط. يتم أخذ أحد اختراعات N. Tesla كأساس، لكن الكثيرين لا يؤمنون بهذا المبدأ. وفقا لإصدار آخر، فإن التكنولوجيا الحقيقية للجهاز تظل سرا كبيرا.

المنشآت التجريبية التي تعمل على الأثير - المجال الكهرومغناطيسي. وبينما لا يزال البحث جاريا، يتم اختبار الفرضيات، وتجري التجارب.

وقدر العلماء أن الاحتياطيات الطبيعية المستخدمة في الطاقة الحديثة قد تستمر لمدة 60 عاما أخرى. أفضل العقول تعمل على التطورات في هذا المجال. وفي الدنمارك، يعتمد السكان على طاقة الرياح بنسبة 25%.

وفي روسيا، من المقرر أن تستخدم المشاريع المصادر المتجددة في نظام الطاقة بنسبة 10%، وفي أستراليا بنسبة 8%. وفي سويسرا، صوتت الأغلبية لصالح التحول الكامل إلى الطاقة البديلة. العالم يصوت بنعم!

صور طرق الحصول على الكهرباء مجانا

أمثلة على استخدام الطاقة البديلة في شكل حلول جاهزة وأجهزة ذاتية الصنع

سوف تنفد احتياطيات الهيدروكربون على كوكبنا عاجلاً أم آجلاً. وحتى مع الأخذ في الاعتبار إدخال تقنيات مختلفة لإنقاذها، فإن استنزاف احتياطيات الفحم والنفط والغاز ليس بعيدًا. تكلفة موارد الطاقة آخذة في الارتفاع ويدرك الناس أنهم هم وحدهم الذين يمكنهم الاهتمام بسلامة ميزانيتهم. ولذلك، فإنهم يهتمون بمصادر الطاقة البديلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاهتمام بالطاقة البديلة يرجع أيضًا إلى الغياب المبتذل في بعض الأماكن لـ "فوائد الحضارة" في شكل غاز وكهرباء. وكثيراً ما يتبين أن إمداد بعض المستوطنات بالكهرباء أو الغاز ليس له ما يبرره اقتصادياً، ولا يستطيع السكان القيام بذلك على نفقتهم الخاصة. لذلك يقوم أصحاب المنازل الخاصة بذلك بأنفسهم أو يشترون منشآت مختلفة لتوليد الحرارة والكهرباء. بعد كل شيء، الطاقة موجودة في ضوء الشمس، والرياح، وأحشاء الأرض، والمد والجزر. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تستخدم الاختلافات في درجات الحرارة، وطاقة المياه المتساقطة وغيرها من مصادر الطاقة البديلة. سنتحدث في هذه المادة عن العديد من تركيبات DIY المثيرة للاهتمام في مجال الطاقة البديلة.

كما تعلمون، الطبيعة المحيطة مليئة بالطاقة. بالتأكيد سمع الجميع أنه من الممكن استخدام ضوء الشمس والرياح والمد والجزر وغيرها من مصادر الطاقة المتجددة بشكل فعال. علاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه الطاقة على نطاق دولة بأكملها، أو يمكن استخدامها فقط لتوفير الطاقة لمنزل خاص أو كوخ.

فيما يلي بعض الأمثلة على المنشآت التي تحول الطاقة البديلة إلى ضوء وحرارة:

• لوحة شمسية
• تركيب لإنتاج الغاز الحيوي.
• مولد الرياح.

إذا كان لديك الأموال المتاحة، يمكنك شراء هذه التركيبات ودفع ثمن التثبيت. ونظرًا لوجود طلب مستقر على مثل هذه المنشآت، أطلق المصنعون في الخارج وفي روسيا إنتاج منتجات مماثلة. ولكن إذا كنت محدودا في الأموال، فيمكنك محاولة إجراء مثل هذه المنشآت بنفسك.

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.

يعتمد مبدأ تشغيل جميع أنواع المضخات الحرارية على دورات كارنو.التثبيت عبارة عن ثلاجة. أثناء التشغيل، فإنه يستهلك طاقة منخفضة الإمكانات أثناء تبريده. ومن ثم يقوم بتحويلها إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية. يمكن أن تكون البيئة الهواء والأرض والماء. تحتوي هذه المواد على كمية معينة من الحرارة في أي لحظة. تشتمل المضخة الحرارية على المكونات الرئيسية التالية:

• الدائرة الخارجية التي يوجد فيها المبرد الطبيعي؛
• الدائرة الداخلية مملوءة بالماء؛
• ضاغط؛
• المبخر؛
• مكثف.

مثل الثلاجة المنزلية، تستخدم هذه الأنظمة الفريون. الدائرة الخارجية، كقاعدة عامة، مغمورة في بئر بالماء أو ببساطة في خزان على السطح. هناك خيارات عندما يتم دفن الدائرة الخارجية في الأرض. لكن هذا مكلف وغير ممكن دائمًا.

هناك حلول جاهزة للمضخات الحرارية، وهناك نماذج افعلها بنفسك. كيف تصنع هذا الجهاز لاستخدام الطاقة البديلة بيديك؟ تحتاج أولاً إلى العثور على ضاغط. إذا كان لديك مكيف هواء أو ثلاجة قديمة، يمكنك إزالتها. الطاقة اللازمة للتدفئة تصل إلى 10 كيلو واط.

يمكن تركيب مجمع المضخة الحرارية إما أفقيًا أو رأسيًا. يتم استخدام الخيار الثاني في حالة عدم وجود مساحة كافية. ثم يتم حفر عدة آبار يتم فيها خفض الدائرة. إذا كان الموقع أفقيا، فسيتم دفن المجمع على عمق 1.5 متر تقريبا في الأرض. يتم عمل مبادل حراري في الماء عندما يقع السكن المُدفأ بالقرب من شاطئ خزان طبيعي.سيتطلب المكثف حاوية بحجم 120-140 لترًا. يتم وضع ملف نحاسي فيه حيث يدور الفريون.

يمكن صنع المبخر من حاوية بلاستيكية بنفس حجم المكثف. يتم إدخال ملف نحاسي فيه، والذي يتم دمجه من خلال الضاغط مع ما هو موجود في المكثف.

عند إنشاء نظام بيديك، عادة ما يتم تصنيع أنبوب المبخر من قطعة من أنابيب الصرف الصحي. باستخدام الأنبوب، يتم تنظيم تدفق المياه. يتم إنزال المبخر في جسم مائي. وعندما يتدفق الماء من حوله، تبدأ عملية تبخر الفريون. وهذا بدوره يرتفع إلى المكثف. هناك يطلق طاقة حرارية للمياه التي يوجد فيها الملف. يقوم هذا الماء بتسخين المنزل عن طريق الدوران عبر نظام التدفئة.

تجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة الماء في الخزان ليست مهمة جدًا. الشيء الرئيسي هو أنها هناك طوال الوقت. إذا تم تصميم المضخة وتركيبها بشكل صحيح، فيمكنها تدفئة المنزل في الشتاء. حتى لو كانت درجة حرارة الماء في الخزان منخفضة جدًا. في الصيف، يمكن أن تعمل المضخة الحرارية كمكيف هواء لتبريد الغرفة.

الألواح الشمسية

ربما يكون هذا هو الاستخدام الأكثر شيوعًا للطاقة البديلة. وفي هذه الحالة يكون مصدر الطاقة البديلة هو ضوء الشمس، ويتم تحويله إلى تيار كهربائي. يمكن مشاهدتها عبر الرابط.

يتم تقديم البطاريات الشمسية كجزء من الحلول الجاهزة ويمكنك صنعها بنفسك. إذا كانت هذه تركيبات مصنوعة في المصنع، فعادةً ما تشتمل المجموعة على وحدة تحكم وعاكس وأحيانًا بطاريات والأسلاك والمثبتات اللازمة. على الرغم من أنه يمكنك العثور على العديد من العروض التي تباع فيها الألواح الشمسية بشكل منفصل.

أما بالنسبة لصنع الألواح الشمسية بيديك، فقد أصبح هذا النشاط بالنسبة للكثيرين هواية حقيقية. في بعض الأحيان توجد معارض حول استخدام الطاقة البديلة. يُظهر المتحمسون عليهم الألواح الشمسية التي صنعوها بأيديهم.

لتصنع الألواح الشمسية بنفسك، تحتاج إلى شراء خلايا ضوئية (أحادية أو متعددة البلورات) ولحامها في دائرة متسلسلة. يتم تحديد عدد الخلايا حسب الجهد المطلوب وإخراج الطاقة للبطارية.من المستحيل صنع خلايا ضوئية بيديك. التكنولوجيا معقدة ولا يمكن تنفيذها إلا في بيئة المصنع.

إذن ما يجب القيام به خطوة بخطوة:

• لحام الخلايا الكهروضوئية في دائرة متسلسلة؛
• قم بإرفاقها بشاهدة أو بولي كربونات أو مادة أخرى تسمح لأشعة الشمس بالمرور من خلالها. يختلف التنفيذ توجد الخلايا الضوئية بين النظارات، ويتم عزل المفاصل. في بعض الأحيان يتم تثبيت العناصر ببساطة على الزجاج باستخدام فيلم واقي للسيارات؛
• صنع غلاف للبطارية من زوايا الألمنيوم؛
• تثبيت اللوحة مع الخلايا الكهروضوئية في السكن؛
• قم بتوصيل اللوحة بعناصر أخرى من النظام الشمسي.

الغاز الحيوي هو وقود نظيف يتم إنتاجه دون الإضرار بالبيئة. تعتمد تقنية إنتاجها على نشاط البكتيريا اللاهوائية. يتم استخدام مخلفات الطعام كمادة خام لتخليق الغاز الحيوي.

يتم وضع النفايات الصلبة والسائلة في حاوية. يجب أن تكون هذه حاوية مغلقة ومجهزة بمسمار. يتم استخدامه لخلط هذه الكتلة. وبالإضافة إلى ذلك، يجب توفير ما يلي:

• مدخل تحميل النفايات
• مخرجات النفايات المتبقية التي لم يتم إعادة تدويرها؛
• أنبوب مخرج الغاز.

يجب أن يتم تنفيذ ضيق التثبيت بعناية خاصة. إذا كان من المقرر أن يتم أخذ الغاز من الخزان بشكل دوري، فيجب توفير صمام خاص. بمساعدتها يمكنك تخفيف الضغط الزائد إذا لزم الأمر. عندما تتحلل النفايات البيولوجية في هذا التثبيت، يتم إطلاق كبريتيد الهيدروجين والميثان، اللذين يحتويان على ثاني أكسيد الكربون.

بشكل عام، إنشاء مصنع لتوليف الغاز الحيوي بيديك ليس بالمهمة السهلة. عادة، في الممارسة العملية، يتم استخدام الحلول الجاهزة، ولكن بعض الحرفيين يقومون بهذه التركيبات بشكل مستقل للحصول على الطاقة البديلة. للقيام بذلك، تحتاج إلى حل العديد من المشاكل الموضحة أدناه:

• تحتاج إلى ترتيب مكان للحاوية. يتم تحديد حجمه بناءً على كمية النفايات التي سيتم معالجتها في وقت واحد. لضمان التشغيل الفعال للتثبيت، تحتاج إلى ملء 2/3 بالكامل. يمكن أن تكون الحاوية نفسها مصنوعة من المعدن أو الخرسانة. أما بالنسبة للإنتاجية، فيتم الحصول على 100 متر مكعب من الغاز من 1 طن من مخلفات الطعام;
• تنظيم التدفئة. لتسريع العملية، يجب تسخين حاوية النفايات. قد يكون هناك العديد من الخيارات هنا. على سبيل المثال، ملف حول حاوية أو عنصر تسخين أسفل الحاوية. تصبح البكتيريا اللاهوائية نشطة عند تسخينها إلى درجة حرارة معينة. لذلك، التدفئة ضرورية؛
• أتمتة. يجب تشغيل التدفئة عند تحميل دفعة جديدة من النفايات وإيقافها عند الوصول إلى درجة حرارة معينة؛
• هناك حاجة إلى مولد كهربائي يعمل بالغاز لتحويل الغاز الحيوي الناتج؛
• وينبغي تنظيم جمع النفايات من المواد الخام. يمكن استخدام هذه النفايات لتخصيب أسرة الحديقة.

تُستخدم مثل هذه المنشآت لتوليد الغاز الحيوي في الولايات المتحدة الأمريكية والصين في العديد من المنازل والمزارع الخاصة. المشكلة الرئيسية هنا هي تنظيم الإنتاج المستمر للغاز الحيوي. وهذا يتطلب التدفق المستمر لنفايات الطعام أو السماد.

عندما تتناقص احتياطيات مصادر الطاقة التقليدية، مثل النفط والغاز والفحم، بشكل لا محالة وتكون تكلفتها مرتفعة للغاية، ويؤدي استخدامها إلى تكوين ظاهرة الاحتباس الحراري على الكوكب، فإن عددا متزايدا من البلدان في سياسات الطاقة الخاصة بها ويوجهون أنظارهم نحو مصادر الطاقة البديلة.

ما هو عليه

تعتبر مصادر الطاقة البديلة صديقة للبيئة، وهي موارد متجددة، فعند تحويلها يحصل الإنسان على طاقة كهربائية وحرارية تستخدم لتلبية احتياجاته.

وتشمل هذه المصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والمياه من الأنهار والبحار، والحرارة من سطح الأرض، فضلا عن الوقود الحيوي الذي يتم الحصول عليه من الكتلة البيولوجية ذات الأصل الحيواني والنباتي.

أنواع الطاقة البديلة

اعتماداً على مصدر الطاقة الذي نتيجة التحول يتيح للإنسان الحصول على الطاقة الكهربائية والحرارية المستخدمة في الحياة اليومية، تصنف الطاقة البديلة إلى عدة أنواع تحدد طرق توليدها وأنواع المنشآت المستخدمة فيها هذا.

طاقة الشمس

تعتمد الطاقة الشمسية على تحويل الطاقة الشمسية مما ينتج عنه طاقة كهربائية وحرارية.

يعتمد توليد الطاقة الكهربائية على العمليات الفيزيائية التي تحدث في أشباه الموصلات تحت تأثير ضوء الشمس، بينما يعتمد توليد الطاقة الحرارية على خواص السوائل والغازات.

لتوليد الطاقة الكهربائية تم تجهيز محطات الطاقة الشمسية، والتي تعتمد على البطاريات الشمسية (الألواح) المصنوعة على أساس بلورات السيليكون.

أساس المنشآت الحرارية هو مجمعات الطاقة الشمسية، حيث يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة حرارية للمبرد.

تعتمد قوة هذه المنشآت على عدد وقوة الأجهزة الفردية المدرجة في المحطات الحرارية والطاقة الشمسية.

طاقة الرياح

تعتمد طاقة الرياح على تحويل الطاقة الحركية للكتل الهوائية إلى طاقة كهربائية يستخدمها المستهلكون.

أساس منشآت الرياح هو مولد الرياح. تختلف مولدات الرياح في المعايير الفنية والأبعاد العامة والتصميم: مع محور دوران أفقي ورأسي، وأنواع وأعداد مختلفة من الشفرات، بالإضافة إلى موقعها (على الشاطئ، وفي البحر، وما إلى ذلك).

قوة الماء

تعتمد الطاقة الكهرومائية على تحويل الطاقة الحركية للكتل المائية إلى طاقة كهربائية، والتي يستخدمها البشر أيضًا لأغراضهم الخاصة.

تشمل الكائنات من هذا النوع محطات الطاقة الكهرومائية ذات السعات المختلفة المثبتة على الأنهار والمسطحات المائية الأخرى. في مثل هذه المنشآت، تحت تأثير التدفق الطبيعي للمياه، أو عن طريق إنشاء سد، يعمل الماء على شفرات التوربينات ويولد تيارًا كهربائيًا. التوربينات الهيدروليكية هي أساس محطات الطاقة الكهرومائية.

هناك طريقة أخرى للحصول على الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة المائية وهي استخدام طاقة المد والجزر من خلال بناء محطات المد والجزر. ويعتمد تشغيل مثل هذه المنشآت على استخدام الطاقة الحركية لمياه البحر خلال فترة المد المرتفع والمنخفض الذي يحدث في البحار والمحيطات تحت تأثير أجسام النظام الشمسي.

دفء الارض

تعتمد الطاقة الحرارية الأرضية على تحويل الحرارة المنبعثة من سطح الأرض، سواء في الأماكن التي تنطلق فيها المياه الحرارية الأرضية (المناطق الخطرة زلزاليًا) أو في مناطق أخرى من كوكبنا.

لاستخدام المياه الحرارية الأرضية، يتم استخدام منشآت خاصة، يتم من خلالها تحويل الحرارة الداخلية للأرض إلى طاقة حرارية وكهربائية.

يتيح لك استخدام المضخة الحرارية الحصول على الحرارة من سطح الأرض، بغض النظر عن موقعها. يعتمد عمله على خصائص السوائل والغازات، بالإضافة إلى قوانين الديناميكا الحرارية.

تختلف المضخات الحرارية في قوتها وتصميمها حسب مصدر الطاقة الأساسي الذي يحدد نوعها، وهي أنظمة: “مياه-جوفية” و”مياه-ماء”، و”هواء-ماء” و”هواء-جوفي”، و”مياه-ماء”. "هواء" و"هواء-هواء" و"فريون إلى ماء" و"فريون-هواء".

الوقود الحيوي

تختلف أنواع الوقود الحيوي في طرق إنتاجها وحالة تجميعها (السائل والصلب والغازي) وأنواع الاستخدام. والمؤشر الموحد لجميع أنواع الوقود الحيوي هو أن أساس إنتاجها هو المنتجات العضوية، التي يتم من خلالها الحصول على الطاقة الكهربائية والحرارية.

الوقود الحيوي الصلب هو الحطب، وقوالب الوقود أو الكريات، والغازي هو الغاز الحيوي والهيدروجين الحيوي، والسائل هو الإيثانول الحيوي، والميثانول الحيوي، والبيوتانول الحيوي، وثنائي ميثيل الأثير، والديزل الحيوي.

إيجابيات وسلبيات الاستخدام

مثل كل مصدر محدد للطاقة، بغض النظر عن نوعه، تقليدي أو بديل، فإن له مميزاته وعيوب استخدامه.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن كل مجموعة من موارد الطاقة لديها إيجابيات وسلبيات مشتركة. بالنسبة للمصادر البديلة، فهي تشمل:

• مزايا الاستخدام هي:
• تجديد مصادر الطاقة البديلة؛
• سلامة البيئة؛
• توافر وإمكانية الاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات؛
• انخفاض تكلفة الطاقة التي يتم الحصول عليها نتيجة للتحويل.
• مساوئ الاستخدام:
• ارتفاع تكلفة المعدات وتكاليف المواد الكبيرة في مراحل البناء والتركيب؛
• انخفاض كفاءة المنشآت.
• الاعتماد على العوامل الخارجية، مثل: الظروف الجوية، وقوة الرياح، وغيرها؛
• القدرة المركبة لمحطات التوليد صغيرة نسبيًا، باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية.

مصادر الطاقة البديلة في روسيا

في بلدنا، كما هو الحال في العديد من البلدان المتقدمة تقنيا في العالم، يتم إيلاء اهتمام خاص لاستخدام مصادر الطاقة البديلة. ويرجع ذلك إلى المناطق الكبيرة التي لا توجد فيها حاليا مصادر طاقة مركزية، فضلا عن الاتجاه العالمي المرتبط بالنضال من أجل بيئة الكوكب وتوفير أنواع الوقود التقليدية.

لقد تطورت أنواع مختلفة من الطاقة البديلة في مناطق مختلفة من البلاد. ويرجع ذلك إلى الموقع الجغرافي وإمكانية استخدام مصدر أساسي أو آخر للطاقة.

طاقة شمسية

أصبحت محطات الطاقة الشمسية منتشرة بشكل متزايد بين مختلف شرائح السكان كمصدر بديل أو احتياطي للطاقة الكهربائية والحرارية.

على المستوى الصناعي، هذا النوع من الطاقة موجود أيضًا في بلادنا.

يتجاوز إجمالي القدرة المركبة لمحطات الطاقة الشمسية 400.0 ميجاوات، أكبرها:

• أورسكايا سميت على اسم A. A. Vlazneva، بقدرة مركبة تبلغ 40.0 ميجاوات في منطقة أورينبورغ؛
• وبوريبايفسكايا بقدرة 20.0 ميجاوات، وبوغولتشانسكايا بقدرة 15.0 ميجاوات، في جمهورية باشكورتوستان؛
• هناك أكثر من عشر محطات للطاقة الشمسية بقدرة 20.0 ميجاوات لكل منها في شبه جزيرة القرم.

في مرحلة تطوير وثائق المشروع ومراحل البناء المختلفة، يوجد أكثر من 50 منشأة لتوليد الطاقة الشمسية تقع في مناطق مختلفة، من الشرق الأقصى وسيبيريا، إلى المناطق الوسطى والجنوبية من بلادنا.

وتبلغ القدرة الإجمالية للمنشآت التي يجري تصميمها وتحت الإنشاء أكثر من 850.0 ميجاوات.

طاقة الرياح

توجد أيضًا محطات طاقة الرياح التي تعمل لإنتاج الطاقة الكهربائية على نطاق صناعي في أراضي بلدنا، على الرغم من أن حصتها في القدرة الإجمالية لنظام الطاقة أقل بكثير من محطات الطاقة الشمسية.

يبلغ إجمالي القدرة المركبة لمولدات الرياح ما يزيد قليلاً عن 100.0 ميجاوات، وأقوىها هي:

• توربينات الرياح زيلينوغراد بقدرة 5.1 ميغاواط، وتقع في منطقة كالينينغراد؛
• أوستانينسكايا (25.0 ميجاوات) وتارخانكوتسكايا (22.0 ميجاوات) وساكيسكايا (20.0 ميجاوات) - في شبه جزيرة القرم.

هناك 22 محطة لتوليد طاقة الرياح في مرحلة التصميم والبناء بقدرة إجمالية تزيد عن 2500.0 ميجاوات.

الطاقة الكهرومائية

هذا النوع من الطاقة البديلة هو الأكثر شيوعًا في روسيا. حاليًا، تتجاوز حصة الطاقة الكهربائية المولدة من محطات الطاقة الكهرومائية المثبتة على الأنهار في مناطق مختلفة من البلاد 20.0٪ من إجمالي توليد نظام الطاقة بأكمله في الاتحاد الروسي.

ويبلغ إجمالي القدرة المركبة لمحطات الطاقة الكهرومائية، مع بداية عام 2017، 48.085.94 ميجاوات، ويبلغ عددها 191 منشأة توليد بسعات وتصاميم مختلفة.

تُستخدم طاقة المد والجزر أيضًا في بلادنا لإنتاج الطاقة الكهربائية. في منطقة مورمانسك، منذ النصف الثاني من القرن العشرين، تعمل محطة طاقة المد والجزر كيسلوجوبسكايا، والتي أعيد بناؤها في عام 2007 وتبلغ طاقتها الحالية 1.7 ميجاوات.

يجري حاليًا تطوير دراسة الجدوى الاقتصادية ووثائق التصميم لبناء محطات مماثلة في بحر أوخوتسك (بينجينسكايا وتوغورسكايا TPP) والبحر الأبيض (ميزينسكايا).

الطاقة الحرارية الأرضية

تُستخدم الطاقة القادمة من باطن كوكبنا، أي حرارتها، على نطاق واسع في عدد من البلدان التي يحدث فيها النشاط البركاني. في بلادنا، هذا النوع من الطاقة، بسبب خصائصه، منتشر على نطاق واسع في الشرق الأقصى.

حاليًا، تعمل 5 محطات للطاقة الحرارية الأرضية بقدرة مركبة تبلغ 80.1 ميجاوات بنجاح، ثلاث منها تقع في كامتشاتكا (موتنوفسكايا وباوزهيتسكايا وفيرخني-مونتوفسكايا) وواحدة في كل من جزر كوناشير (منديليفسكايا) وإيتوروب (أوكينسكايا).

استخدام الوقود الحيوي

وهذا النوع من موارد الطاقة ليس منتشرا على نطاق واسع مثل الوقود التقليدي أو الطاقة الكهرومائية. ومع ذلك، نظرًا لحقيقة أن صناعات الغابات والنجارة قد تم تطويرها في بلدنا وأن زراعة المحاصيل الزراعية تشغل مساحات كبيرة، يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لهذا النوع من الطاقة.

في السنوات الأخيرة، تم بناء عدد كبير من المصانع لمعالجة نفايات الأخشاب، والتي تُصنع منها قوالب وحبيبات الوقود (الكريات). وتستخدم القوالب والكريات بدورها كوقود لأنواع مختلفة من الغلايات؛ ونتيجة لاحتراقها، يتم توليد الطاقة الحرارية والكهربائية.

وتستخدم النفايات الزراعية لإنتاج الغاز الحيوي والوقود السائل لمحركات الديزل ومصانع الاحتراق، مما يؤدي إلى إنتاج الحرارة والكهرباء.

لا يستخدم هذا النوع من الوقود على نطاق واسع في بلدنا، ولكن مع ذلك، فإن آفاق تطويره واسعة النطاق وناجحة للغاية.

استخدام لمنزل خاص

يمكن تنفيذ استخدام المصادر البديلة لتدفئة منزل ريفي أو منزل ريفي، وكذلك مصدر الطاقة الخاص به، بنجاح كبير. في هذه الحالة، كل شيء يعتمد على منطقة إقامة المستخدم وموقع منشأة استهلاك الطاقة.

وتعتمد قدرة محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على إنتاج الكهرباء على النشاط الشمسي وسرعة الرياح حيثما تتواجد، بالإضافة إلى الظروف الجوية الأخرى التي تتميز بها المنطقة.

لا يمكن إنشاء محطة طاقة كهرومائية صغيرة إلا في حالة وجود نهر أو أي جسم مائي آخر بالقرب من الجسم المستهلك، ولا يمكن إنشاء محطة للطاقة الحرارية الأرضية إلا في حالة وجود مياه حرارية أرضية قريبة من سطح الأرض.

يمكن استخدام الوقود الحيوي على شكل حطب ونفايات الأخشاب في مناطق البلاد الغنية بالغابات، مع تطور الصناعة في هذا الاتجاه.

ويتوفر إنتاج الغاز الحيوي والوقود السائل حيث يتم تخصيص مساحات كبيرة لزراعة المحاصيل، مما يسمح بإمدادات كبيرة من الكتلة الحيوية المستخدمة لإنتاج هذه الأنواع من الوقود.

هل من الممكن أن تفعل ذلك بنفسك في المنزل؟

إذا كان لديك وقت فراغ، ورغبة، والقدرة على العمل بالأدوات اليدوية، فيمكنك إنشاء منشآت يمكنك من خلالها استخدام مصادر بديلة لاحتياجاتك، سواء في شكل طاقة كهربائية أو حرارية.

وينطبق هذا على جميع أنواع الطاقة البديلة المذكورة أعلاه، وذلك من أجل:

• محطات الطاقة الشمسية - يمكنك تصنيع الألواح الشمسية بشكل مستقل باستخدام الخلايا الشمسية المنتجة في المصنع، بالإضافة إلى تجميع وحدة التحكم في الشحن والعاكس، وهي عناصر من هذه التركيبات.
• تركيبات طاقة الرياح - كما هو الحال بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية، يتم تجميع الأجهزة الإلكترونية (جهاز التحكم والعاكس) بكل بساطة باستخدام الدوائر الكهربائية الموجودة ومن العناصر المنتجة في المصنع. العنصر الأكثر أهمية، مولد الرياح، يمكن تصنيعه من قطع الغيار والمواد الموجودة.
• محطة الطاقة الكهرومائية الصغيرة - يمكن لأي شخص تصنيعها وتركيبها إذا كان هناك نهر أو خزان حيث يمكن بناء السد. يعتمد تصميم ونوع التوربين الهيدروليكي على نوع الخزان والتضاريس.
• لن يكون من الصعب على أي ساكن ريفي إنشاء مصنع للغاز الحيوي؛ وستكون الظروف اللازمة لذلك هي توافر الكمية المطلوبة من الكتلة الحيوية ودرجة الحرارة المحيطة التي تسمح بحدوث عملية التخمير.

في بيئة ترتفع فيها أسعار الطاقة باستمرار، يفكر أصحاب المنازل الخاصة في كثير من الأحيان في مصادر الطاقة البديلة. لا تتاح لبعض أصحاب المنازل الفرصة للاتصال بالخط الرئيسي على الإطلاق بسبب ارتفاع تكلفة أعمال التركيب. اهتم المهندسون ومعهم الحرفيون بما تقدمه الطبيعة نفسها للإنسانية وابتكروا عددًا من الأجهزة التي يمكن استخدامها لتجديد موارد الطاقة. سيوضح الفيديو أفضل الممارسات العملية.

الغاز الحيوي هو نوع من الوقود الصديق للبيئة. يتم استخدامه بشكل مشابه للغاز الطبيعي. تعتمد تكنولوجيا الإنتاج على نشاط البكتيريا اللاهوائية. يتم وضع النفايات في الحاوية أثناء تحلل المواد البيولوجية، ويتم إطلاق الغازات: الميثان وكبريتيد الهيدروجين مع خليط من ثاني أكسيد الكربون.

تُستخدم هذه التكنولوجيا بنشاط في الصين وفي مزارع الماشية الأمريكية. للحصول على الغاز الحيوي في المنزل بشكل مستمر، يجب أن يكون لديك مزرعة أو الوصول إلى مصدر مجاني للسماد.

مولد النفايات الحيوية

لبناء مثل هذا التثبيت، ستحتاج إلى حاوية محكمة الغلق مزودة بمثقب مدمج للخلط، وأنبوب مخرج غاز، وعنق لتحميل النفايات، وتركيب لتفريغ النفايات. يجب أن يكون الهيكل مغلقًا تمامًا. إذا لم يتم إخراج الغاز باستمرار، فستحتاج إلى تثبيت صمام أمان لتخفيف الضغط الزائد حتى لا ينفجر "السقف" من الخزان. الإجراء هو على النحو التالي.

1. نختار مكانًا لترتيب الحاوية. حدد الحجم بناءً على كمية النفايات المتوفرة. ولتشغيل فعال، يُنصح بملء ثلثيه بالكامل. يمكن أن يكون الخزان معدنيًا أو خرسانيًا مسلحًا. لا يمكن الحصول على كمية كبيرة من الغاز الحيوي من حاوية صغيرة. طن النفايات سينتج 100 متر مكعب من الغاز.
2. لتسريع عملية البكتيريا، سوف تحتاج إلى تسخين المحتويات. يمكن القيام بذلك بعدة طرق: وضع ملف متصل بنظام التسخين أسفل الحاوية أو تثبيت عناصر التسخين.
3. توجد الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية في المواد الخام نفسها، وعند درجة حرارة معينة تصبح نشطة. سيقوم جهاز أوتوماتيكي في غلايات تسخين المياه بتشغيل التدفئة عند وصول دفعة جديدة وإيقاف تشغيلها عندما ترتفع درجة حرارة النفايات إلى درجة الحرارة المحددة.
   ويمكن تحويل الغاز الناتج إلى كهرباء من خلال مولد كهربائي يعمل بالغاز.

نصيحة. يتم استخدام النفايات كسماد سماد لأسرة الحديقة.

الطاقة من الرياح

لقد تعلم أسلافنا منذ زمن طويل استخدام طاقة الرياح لتلبية احتياجاتهم. من حيث المبدأ، ظل التصميم دون تغيير تقريبا منذ ذلك الحين. تم استبدال أحجار الرحى فقط بمحرك مولد يحول طاقة الشفرات الدوارة إلى كهرباء.

لصنع مولد ستحتاج إلى الأجزاء التالية:

• مولد كهرباء. يستخدم البعض محركًا من الغسالة، مما يؤدي إلى تحويل الدوار قليلاً؛
• الرسوم المتحركة.
• البطارية وجهاز التحكم بالشحن الخاص بها؛
• محول الجهد.

مولد الرياح

هناك العديد من المخططات لمولدات الرياح محلية الصنع. وكلها مجهزة على نفس المبدأ.

1. يتم تجميع الإطار.
2. تم تركيب الوحدة الدوارة. يتم تركيب الشفرات والمولد خلفها.
3. قم بتركيب مجرفة جانبية بمقرنة زنبركية.
4. يتم تركيب المولد مع المروحة على الإطار، ثم يتم تثبيته على الإطار.
5. الاتصال والاتصال بالوحدة الدوارة.
6. تثبيت المجمع الحالي. قم بتوصيله بالمولد. الأسلاك متصلة بالبطارية.

نصيحة. سيحدد قطر المروحة عدد الشفرات، وكذلك كمية الكهرباء المولدة.

مضخة الحرارة

للحصول على الطاقة من أعماق الأرض، ستحتاج إلى بناء جهاز معقد إلى حد ما يسمح لك بالحصول على طاقة بديلة من المياه الجوفية أو التربة نفسها أو من الهواء. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هذه الأجهزة لتدفئة الغرف. في جوهرها، الوحدة عبارة عن غرفة تبريد كبيرة، والتي عند تبريد البيئة، تقوم بتحويل الطاقة وتطلقها في شكل حرارة ذات إمكانات عالية. مكونات النظام:

1. الدائرة الخارجية والداخلية بالفريون.
2. المبخر.
3. ضاغط.
4. مكثف.

مخطط تشغيل المضخة الحرارية

يمكن تركيب المجمع عموديا إذا كانت مساحة الموقع لا تسمح بالتركيب الأفقي. يقومون بحفر عدة آبار عميقة ويخفضون الدائرة فيها. يتم وضعها بشكل أفقي في الأرض على عمق متر ونصف. إذا كان المنزل يقع على شاطئ الخزان، يتم وضع المبادل الحراري في الماء.
يمكن أخذ الضاغط من مكيف الهواء. المكثف مصنوع من خزان سعة 120 لتر. يتم إدخال ملف نحاسي في الحاوية، وسوف يدور الفريون من خلاله، وسيبدأ الماء من نظام التدفئة في الاحماء.

المبخر مصنوع من برميل بلاستيكي يزيد حجمه عن 130 لترًا. يتم إدخال ملف آخر في هذا الخزان، وسيتم دمجه مع الملف السابق من خلال ضاغط. يتكون أنبوب المبخر من قطعة من أنابيب الصرف الصحي. يتم تنظيم تدفق المياه من الخزان من خلال الأنبوب.

يتم إنزال المبخر في الخزان. ويؤدي تدفق المياه حوله إلى تبخر الفريون. يرتفع الغاز إلى المكثف ويطلق الحرارة إلى الماء المحيط بالملف. يدور المبرد في نظام التدفئة، مما يؤدي إلى تدفئة الغرفة.

نصيحة. لا يهم درجة حرارة الماء في الخزان، المهم فقط وجوده المستمر.

الطاقة الشمسية تتحول إلى كهرباء

تم تصنيع الألواح الشمسية لأول مرة للمركبات الفضائية. يعتمد الجهاز على قدرة الفوتونات على توليد تيار كهربائي. هناك العديد من الاختلافات في تصميم الألواح الشمسية ويتم تحسينها كل عام. هناك طريقتان لصنع البطارية الشمسية الخاصة بك:

الطريقة رقم 1.قم بشراء خلايا ضوئية جاهزة وقم بتجميع دائرة منها وقم بتغطية الهيكل بمادة شفافة. من الضروري العمل بحذر شديد، جميع العناصر هشة للغاية. يتم تمييز كل خلية ضوئية بالفولت أمبير. لن يكون حساب العدد المطلوب من العناصر لتجميع بطارية بالقدرة المطلوبة أمرًا صعبًا للغاية. تسلسل العمل على النحو التالي:

• لتصنيع الجسم سوف تحتاج إلى ورقة من الخشب الرقائقي. يتم تثبيت الشرائح الخشبية على طول المحيط.
• يتم حفر ثقوب في لوح الخشب الرقائقي للتهوية؛
• يتم وضع ورقة من اللوح الليفي مع سلسلة ملحومة من الخلايا الضوئية بالداخل؛
• يتم فحص الأداء.
• يتم ثمل زجاج شبكي على الشرائح.

الألواح الشمسية

الطريقة رقم 2يتطلب معرفة الهندسة الكهربائية. يتم تجميع الدائرة الكهربائية من الثنائيات D223B. يتم لحامها في صفوف بالتتابع. مكان في السكن مغطاة بمادة شفافة.

الخلايا الضوئية تأتي في نوعين:

1. تبلغ كفاءة الألواح الأحادية البلورية 13% وستستمر لمدة ربع قرن. إنهم يعملون بشكل لا تشوبه شائبة فقط في الطقس المشمس.
2. تتميز الكريستالات بكفاءة أقل، وعمر الخدمة الخاص بها هو 10 سنوات فقط، ولكن الطاقة لا تنخفض عندما يكون الجو غائما. مساحة اللوحة 10 متر مربع م قادر على إنتاج 1 كيلو واط من الطاقة. عند وضعه على السطح، يجدر النظر في الوزن الإجمالي للهيكل.

يتم وضع البطاريات النهائية على الجانب المشمس. يجب أن تكون اللوحة مجهزة بالقدرة على ضبط الزاوية بالنسبة للشمس. يتم تثبيت الوضع الرأسي أثناء تساقط الثلوج حتى لا تفشل البطارية.

يمكن استخدام اللوحة الشمسية مع أو بدون بطارية. تستهلك الطاقة الشمسية خلال النهار وطاقة البطارية ليلا. أو استخدم الطاقة الشمسية نهاراً، ومن شبكة تزويد الطاقة المركزية ليلاً.

محطة توليد الطاقة الكهرومائية محلية الصنع

إذا كان هناك تيار أو خزان مع سد في الموقع، فستصبح محطة الطاقة الكهرومائية محلية الصنع مصدرا إضافيا للكهرباء البديلة. يعتمد الجهاز على عجلة مائية، وستعتمد الطاقة على سرعة تدفق المياه. يمكن الحصول على المواد اللازمة لصنع المولد والعجلات من السيارة، ويمكن العثور على قصاصات من الزوايا والمعادن في أي منزل. بالإضافة إلى ذلك، ستحتاج إلى قطعة من الأسلاك النحاسية والخشب الرقائقي وراتنج البوليسترين ومغناطيس النيوديميوم.

1. العجلة مصنوعة من جنوط مقاس 11 بوصة. الشفرات مصنوعة من أنبوب فولاذي (نقطع الأنبوب بالطول إلى 4 أجزاء). سوف تكون هناك حاجة إلى 16 شفرات. يتم تثبيت الأقراص معًا، والمسافة بينهما 10 بوصات. الشفرات ملحومة.
2. الفوهة مصنوعة وفقًا لعرض العجلة. وهي مصنوعة من المعدن الخردة، ويتم ثنيها حسب الحجم وربطها باللحام. يتم تعديل الفوهة في الارتفاع. هذا سيسمح لك بضبط تدفق المياه.
3. المحور ملحوم.
4. يتم تثبيت العجلة على المحور.
5. يتم اللف، ويتم ملء الملفات بالراتنج - الجزء الثابت جاهز. نقوم بتجميع المولد. القالب مصنوع من الخشب الرقائقي. تثبيت المغناطيس.
6. المولد محمي بجناح معدني من رذاذ الماء.
7. العجلة والمحور والمثبتات ذات الفوهة مطلية بالطلاء لحماية المعدن من التآكل ولإضفاء المتعة الجمالية.
8. من خلال ضبط الفوهة، يتم تحقيق أقصى قدر من الطاقة.

لا تتطلب الأجهزة محلية الصنع استثمارات رأسمالية كبيرة وتنتج الطاقة مجانًا. إذا قمت بالجمع بين عدة أنواع من المصادر البديلة، فإن هذه الخطوة ستقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة. لتجميع الوحدة سوف تحتاج فقط إلى أيدي ماهرة ورأس واضح.

حتى تلاميذ المدارس يعرفون أن احتياطيات النفط والغاز والفحم ليست لا نهاية لها. أسعار الطاقة في ارتفاع مستمر، مما يجبر دافعي الضرائب على التنهد بشدة والتفكير في زيادة دخولهم. وعلى الرغم من الإنجازات الحضارية، إلا أن هناك أماكن كثيرة خارج المدن لا يتوفر فيها الغاز، وفي بعض الأماكن لا توجد حتى كهرباء. وفي حالة وجود مثل هذه الفرصة، فإن تكلفة تركيب النظام في بعض الأحيان لا تتوافق على الإطلاق مع مستوى دخل السكان. ليس من المستغرب أن تكون الطاقة البديلة التي تصنعها بنفسك اليوم موضع اهتمام كل من أصحاب المنازل الريفية الكبيرة والصغيرة، وكذلك سكان المدن.

العالم كله من حولنا مليء بالطاقة، والتي لا توجد فقط في أحشاء الأرض. بالعودة إلى المدرسة، تعلمنا في دروس الجغرافيا أنه من الممكن استخدام طاقة الرياح والشمس والمد والجزر والمياه المتساقطة ونواة الأرض وغيرها من حاملات الطاقة المماثلة بكفاءة عالية على نطاق بلدان وقارات بأكملها. ومع ذلك، يمكن استخدامه أيضًا لتدفئة منزل منفصل.

أنواع مصادر الطاقة البديلة

ومن بين خيارات المصادر الطبيعية لإمدادات الطاقة الخاصة، تجدر الإشارة إلى ما يلي:

• الألواح الشمسية؛
• تجميع الطاقة الشمسية؛
• مضخات حرارية؛
• مولدات الرياح؛
• منشآت لامتصاص الطاقة المائية؛
• مصانع الغاز الحيوي.

إذا كان لديك أموال كافية، فيمكنك شراء نموذج جاهز لأحد هذه الأجهزة وطلب تثبيته. استجابة لرغبات المستهلكين، أتقن الصناعيون منذ فترة طويلة إنتاج الألواح الشمسية والمضخات الحرارية وما إلى ذلك. ومع ذلك، تظل تكلفتها مرتفعة باستمرار. من الممكن تمامًا صنع مثل هذه الأجهزة بنفسك، مما يوفر بعض المال، ولكن ينفق المزيد من الوقت والجهد.

فيديو: ما هي الطاقة الطبيعية التي يمكن استخدامها؟

مبدأ التشغيل واستخدام الألواح الشمسية في منزل خاص

الظاهرة الفيزيائية التي يعتمد عليها مبدأ تشغيل مصدر الطاقة هذا هي التأثير الكهروضوئي. ويطلق ضوء الشمس الذي يضرب سطحه إلكترونات، مما يخلق شحنة زائدة داخل اللوحة. إذا قمت بتوصيل البطارية بها، فنتيجة للبرق، سيظهر تيار في الدائرة بكمية الشحنات.

مبدأ تشغيل البطارية الشمسية هو التأثير الكهروضوئي.

التصاميم القادرة على التقاط وتحويل الطاقة الشمسية عديدة ومتنوعة وتتحسن باستمرار. بالنسبة للعديد من الحرفيين، أصبح تحسين هذه التصاميم المفيدة هواية ممتازة. في المعارض المواضيعية، يظهر هؤلاء المتحمسون عن طيب خاطر العديد من الأفكار المفيدة.

لصنع الألواح الشمسية، تحتاج إلى شراء خلايا شمسية أحادية أو متعددة البلورات، ووضعها في إطار شفاف، يتم تثبيته بغلاف متين

فيديو: صنع بطارية شمسية بيديك

يتم وضع البطاريات النهائية بالطبع على الجانب المشمس من السقف. في هذه الحالة، ينبغي أن يكون من الممكن ضبط إمالة اللوحة. على سبيل المثال، أثناء تساقط الثلوج، يجب وضع الألواح بشكل عمودي تقريبًا، وإلا فقد تتداخل طبقة من الثلج مع تشغيل البطاريات أو حتى تلحق الضرر بها.

بناء واستخدام مجمعات الطاقة الشمسية

المجمع الشمسي البدائي عبارة عن صفيحة من المعدن الأسود موضوعة تحت طبقة رقيقة من السائل الشفاف. كما تعلم من دورة الفيزياء المدرسية، فإن الأجسام المظلمة تسخن أكثر من الأجسام الفاتحة. يتحرك هذا السائل بمساعدة المضخة، ويبرد اللوحة ويسخن نفسه. يمكن وضع دائرة السائل الساخن في خزان متصل بمصدر الماء البارد. عن طريق تسخين الماء في الخزان، يتم تبريد السائل من المجمع. ومن ثم يعود. وبالتالي، يتيح لك نظام الطاقة هذا الحصول على مصدر ثابت للمياه الساخنة، وفي فصل الشتاء أيضا مشعات ساخنة.

هناك ثلاثة أنواع من المجمعات، تختلف في التصميم

اليوم هناك 3 أنواع من هذه الأجهزة:

• هواء؛
• أنبوبي؛
• مستوي.

هواء

تتكون مجمعات الهواء من ألواح داكنة اللون

مجمعات الهواء عبارة عن ألواح سوداء مغطاة بالزجاج أو البلاستيك الشفاف. يدور الهواء بشكل طبيعي أو بقوة حول هذه الصفائح. يستخدم الهواء الدافئ لتدفئة الغرف في المنزل أو لتجفيف الملابس.

الميزة هي البساطة الشديدة للتصميم والتكلفة المنخفضة. العيب الوحيد هو استخدام دوران الهواء القسري. ولكن يمكنك الاستغناء عنها.

أنبوبي

ميزة هذا المجمع هي البساطة والموثوقية

تبدو المجمعات الأنبوبية وكأنها عدة أنابيب زجاجية مصطفة في صف واحد، ومغطاة من الداخل بمادة ممتصة للضوء. وهي متصلة بمشعب مشترك ويدور السائل من خلالها. لدى هؤلاء المجمعين طريقتان لنقل الطاقة المستقبلة: مباشرة وغير مباشرة. الطريقة الأولى تستخدم في الشتاء. والثاني يستخدم على مدار السنة. هناك اختلاف في استخدام الأنابيب المفرغة: حيث يتم إدخال أحدهما في الآخر ويتم إنشاء فراغ بينهما.

وهذا يعزلهم عن البيئة ويحتفظ بالحرارة الناتجة بشكل أفضل. المزايا هي البساطة والموثوقية. تشمل العيوب التكلفة العالية للتركيب.

مستوي

ولجعل المجمعات تعمل بشكل أكثر كفاءة، اقترح المهندسون استخدام المكثفات

جامع الألواح المسطحة هو النوع الأكثر شيوعًا. كان هو الذي كان بمثابة مثال لشرح مبدأ تشغيل هذه الأجهزة. ميزة هذا التنوع هي بساطته وتكلفته المنخفضة مقارنة بالأنواع الأخرى. العيب هو فقدان الحرارة الكبير الذي لا تعاني منه الأنواع الفرعية الأخرى.

لتحسين أنظمة الطاقة الشمسية الحالية، اقترح المهندسون استخدام شيء مثل المرايا يسمى المكثفات. إنها تسمح لك برفع درجة حرارة الماء من المستوى القياسي 120 إلى 200 درجة مئوية. يسمى هذا النوع الفرعي من المجمعات جامعي التركيز. يعد هذا واحدًا من أغلى الخيارات، وهو بلا شك عيب.

التعليمات الكاملة لتصنيع وتركيب المجمع الشمسي في مقالتنا التالية:

استخدام طاقة الرياح

إذا كانت الرياح قادرة على تحريك أسراب من السحب، فلماذا لا تستخدم طاقتها في أشياء أخرى مفيدة؟ البحث عن إجابة لهذا السؤال قاد المهندسين إلى إنشاء مولد الرياح. يتكون هذا الجهاز عادة من:

• مولد كهرباء؛
• برج مرتفع
• شفرات تدور لتلتقط الريح؛
• البطاريات.
• أنظمة التحكم الإلكترونية.

مبدأ تشغيل مولد الرياح بسيط للغاية. تقوم الشفرات، التي تدور بسبب الرياح القوية، بتدوير أعمدة ناقل الحركة (في اللغة الشائعة، علبة التروس). وهي متصلة بمولد. يقع ناقل الحركة والمولد في مهد أو بعبارة أخرى جندول. قد يكون لها آلية دوارة. يتم توصيل المولد للتحكم الآلي ومحول زيادة الجهد. بعد المحول، يتم إرسال الجهد، الذي زادت قيمته، إلى نظام إمدادات الطاقة العامة.

مولدات الرياح مناسبة للمناطق التي تهب فيها الرياح باستمرار

منذ أن تمت دراسة إنشاء مولدات الرياح لفترة طويلة، هناك مشاريع لمجموعة واسعة من التصاميم لهذه الأجهزة. تشغل النماذج ذات المحور الأفقي للدوران مساحة كبيرة جدًا، لكن مولدات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران تكون أكثر إحكاما. وبطبيعة الحال، هناك حاجة إلى رياح قوية إلى حد ما لكي يعمل الجهاز بفعالية.

مزايا:

• لا انبعاثات.
• استقلال؛
• استخدام أحد الموارد المتجددة؛

عيوب:

• الحاجة إلى الرياح المستمرة.
• سعر أولي مرتفع
• الضوضاء الدورانية والإشعاع الكهرومغناطيسي.
• احتلال مساحات واسعة.

يجب وضع مولد الرياح على أعلى مستوى ممكن لكي يكون تشغيله فعالا. النماذج التي لها محور دوران رأسي تكون أكثر إحكاما من تلك ذات الدوران الأفقي

دليل خطوة بخطوة لإنشاء مولد الرياح بيديك على موقعنا:

الماء كمصدر للطاقة

الطريقة الأكثر شهرة لاستخدام المياه لتوليد الكهرباء هي بالطبع الطاقة الكهرومائية. لكنه ليس الوحيد. وهناك أيضًا طاقة المد والجزر وطاقة التيارات. والآن بالترتيب.

محطة الطاقة الكهرومائية عبارة عن سد به عدة بوابات للتحكم في إطلاق المياه. ترتبط هذه البوابات بشفرات المولد التوربيني. يتدفق الماء تحت الضغط، ويدوره، وبالتالي توليد الكهرباء.

عيوب:

• الفيضانات الساحلية؛
• انخفاض في عدد سكان النهر.

تم بناء محطات خاصة لاستخدام الطاقة المائية

قوة التيارات

تشبه هذه الطريقة لتوليد الطاقة مولد الرياح، مع الاختلاف الوحيد هو أن المولد ذو الشفرات الضخمة يتم وضعه عبر تيار بحري كبير. مثل تيار الخليج على سبيل المثال. لكن هذا مكلف للغاية وصعب من الناحية الفنية. ولذلك، تظل جميع المشاريع الكبرى على الورق في الوقت الراهن. إلا أن هناك مشاريع صغيرة ولكن مستمرة توضح قدرات هذا النوع من الطاقة.

طاقة المد والجزر

هيكل محطة توليد الكهرباء الذي يحول هذا النوع من الطاقة إلى كهرباء هو سد ضخم يقع في خليج بحري. بها فتحات يخترق من خلالها الماء إلى الجانب الخلفي. وهي متصلة عبر خطوط الأنابيب بالمولدات الكهربائية.

تعمل محطة طاقة المد والجزر على النحو التالي: أثناء ارتفاع المد، يرتفع مستوى الماء ويخلق ضغطًا يمكنه تدوير عمود المولد. وفي نهاية المد تغلق المنافذ وأثناء الجزر الذي يحدث بعد 6 ساعات تفتح المنافذ وتتكرر العملية في الاتجاه المعاكس.

مزايا هذه الطريقة:

• خدمة رخيصة
• منطقة جذب سياحي.

عيوب:

• تكاليف البناء الكبيرة.
• الإضرار بالحيوانات البحرية؛
• أخطاء التصميم يمكن أن تسبب فيضانات في المدن المجاورة.

تطبيق الغاز الحيوي

أثناء المعالجة اللاهوائية للنفايات العضوية، يتم إطلاق ما يسمى بالغاز الحيوي. والنتيجة هي خليط من الغازات المكونة من الميثان وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. يتكون المولد الخاص بإنتاج الغاز الحيوي من:

• خزان مغلق
• اوجير لخلط النفايات العضوية؛
• أنبوب لتفريغ كتلة النفايات.
• أعناق لملء النفايات والمياه؛
• الأنبوب الذي يتدفق من خلاله الغاز الناتج.

في كثير من الأحيان، يتم تثبيت حاوية لإعادة تدوير النفايات ليس على السطح، ولكن في سمك التربة. لمنع تسرب الغاز الناتج، يتم إغلاقه بالكامل. ويجب أن نتذكر أنه أثناء عملية إطلاق الغاز الحيوي، يزداد الضغط في الخزان باستمرار، لذلك يجب إخراج الغاز من الخزان بانتظام. بالإضافة إلى الغاز الحيوي، ينتج عن المعالجة سماد عضوي ممتاز مفيد لنمو النباتات.

يخضع الجهاز وقواعد التشغيل من هذا النوع لمتطلبات السلامة المتزايدة، حيث أن استنشاق الغاز الحيوي خطير ويمكن أن ينفجر. ومع ذلك، في عدد من البلدان في جميع أنحاء العالم، على سبيل المثال، في الصين، هذه الطريقة لتوليد الطاقة منتشرة على نطاق واسع.

قد يكون تركيب مماثل لإنتاج الغاز الحيوي مكلفًا

يمكن استخدام منتج إعادة تدوير النفايات هذا على النحو التالي:

• المواد الخام لمحطات الطاقة الحرارية ومحطات التوليد المشترك للطاقة؛
• استبدال الغاز الطبيعي في المواقد والشعلات والغلايات.

وتتمثل نقاط القوة في هذا النوع من الوقود في قابلية التجدد وتوافر المواد الخام للمعالجة، خاصة في القرى. كما أن لهذا النوع من الوقود عدد من العيوب، مثل:

• انبعاثات الاحتراق
• تكنولوجيا الإنتاج غير الكاملة
• سعر جهاز لإنتاج الغاز الحيوي.

إن تصميم مولد إنتاج الغاز الحيوي بسيط للغاية، ولكن يجب توخي بعض الحذر عند تشغيله، حيث أن الغاز الحيوي مادة قابلة للاشتعال وتشكل خطراً على الصحة.

يعتمد تكوين وكمية الغاز الحيوي الذي يتم الحصول عليه من النفايات على الركيزة. يتم الحصول على معظم الغاز باستخدام الدهون والحبوب والجلسرين التقني والعشب الطازج والسيلاج وما إلى ذلك. وعادةً، يتم تحميل خليط من النفايات الحيوانية والنباتية في الخزان، وتضاف إليه كمية معينة من الماء. في الصيف يوصى بزيادة رطوبة الكتلة إلى 94-96٪ وفي الشتاء تكون الرطوبة 88-90٪ كافية. يجب تسخين المياه الموردة لخزان النفايات إلى 35-40 درجة، وإلا سيتم إبطاء عمليات التحلل. للاحتفاظ بالحرارة، يتم تركيب طبقة من مادة العزل الحراري على السطح الخارجي للخزان.

تطبيق الوقود الحيوي (الغاز الحيوي)

يعتمد تشغيل المضخة الحرارية على مبدأ كارنو العكسي. هذا جهاز كبير ومعقد إلى حد ما يجمع الطاقة الحرارية ذات الإمكانات المنخفضة من البيئة ويحولها إلى طاقة ذات إمكانات عالية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام المضخات الحرارية لتدفئة الغرف. يتكون الجهاز من :

• الدائرة الخارجية مع المبرد.
• الدائرة الداخلية مع المبرد.
• المبخر؛
• ضاغط؛
• مكثف.

يستخدم النظام أيضًا الفريون. يمكن للدائرة الخارجية للمضخة الحرارية أن تمتص الطاقة من الوسائط المختلفة: الأرض، الماء، الهواء. تعتمد تكاليف العمالة اللازمة لإنشائها على نوع المضخة وتكوينها. أصعب شيء في التركيب هو مضخة الأرض إلى الماء، حيث تقع الدائرة الخارجية أفقياً في التربة، لأن ذلك يتطلب أعمال حفر واسعة النطاق. إذا كان هناك مسطح مائي بالقرب من المنزل، فمن المنطقي أن تصنع مضخة حرارية من الماء إلى الماء. في هذه الحالة، يتم خفض الدائرة الخارجية ببساطة إلى الخزان.

تعمل المضخة الحرارية على تحويل الطاقة ذات الإمكانات المنخفضة من الأرض أو الماء أو الهواء إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية، والتي يمكنها تسخين المبنى بفعالية كبيرة

لا تعتمد كفاءة المضخة الحرارية كثيرًا على مدى ارتفاع درجة حرارة البيئة، بل على اتساقها. يمكن للمضخة الحرارية المصممة والمثبتة بشكل صحيح أن توفر للمنزل ما يكفي من الحرارة خلال فصل الشتاء، حتى عندما تكون درجات حرارة الماء أو الأرض أو الهواء منخفضة للغاية. في الصيف، يمكن أن تعمل المضخات الحرارية كمكيفات هواء، لتبريد منزلك.

لاستخدام هذه المضخات، يجب عليك أولا إجراء أعمال الحفر

تشمل مزايا هذه المنشآت ما يلي:

• كفاءة استخدام الطاقة؛
• السلامة من الحرائق؛
• متعددة الوظائف.
• عملية طويلة الأمد حتى الإصلاح الرئيسي الأول.

نقاط الضعف في مثل هذا النظام هي:

• سعر أولي مرتفع مقارنة بالطرق الأخرى لتدفئة المبنى؛
• متطلبات حالة شبكة إمدادات الطاقة.
• أكثر ضجيجاً من غلاية الغاز الكلاسيكية؛
• الحاجة إلى عمليات الحفر.

فيديو: كيف تعمل المضخات الحرارية

كما ترون، من أجل تزويد منزلك بالحرارة والكهرباء، يمكنك استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية. كل أسلوب له مزاياه وعيوبه. ولكن مع ذلك، من بين جميع الخيارات المتاحة، يمكنك استخدام طريقة غير مكلفة وفعالة.