Главная причина, по которой все больше людей переходят на альтернативные источники энергии для своих домов, — это независимость и свобода. Владельцы таких систем больше не зависят от крупных энергетических компаний и не обязаны ежемесячно платить за возможность пользоваться электричеством, смотреть телевизор или работать за компьютером. Возобновляемая энергия не только экологичнее традиционной, но и открывает лучшие перспективы на будущее.
Поскольку наша среда стремительно меняется из-за чрезмерной эксплуатации природных ресурсов, все больше людей стремятся отказаться от участия в этой разрушительной системе и найти способ помочь окружающей среде.
Если вы планируете перейти на возобновляемую энергию, стоит подробнее изучить этот вопрос. Кроме того, важно понимать, что существует несколько видов такой энергии, и прежде чем выбрать один (или несколько) из них, нужно разобраться в особенностях каждого.
Типы возобновляемых источников энергии
Четыре основных типа возобновляемых источников энергии, среди которых можно выбрать наиболее подходящий для ваших нужд:
- Солнечная энергия
- Энергия ветра
- Геотермальное отопление
- Солнечная тепловая энергия
- Микрогидроэлектростанции
Под солнечной энергией подразумевается энергия, вырабатываемая фотоэлектрическими панелями, или, как их чаще называют, солнечными батареями.
Эти панели собирают солнечную энергию и преобразуют её в электричество, что избавляет от необходимости полагаться на традиционные электростанции. Этот метод гарантирует, что потребляемая энергия является чистой и не вредит окружающей среде.
Единственный недостаток солнечной энергии в том, что в северных странах недостаточно солнечного света для выработки необходимого количества электричества. В остальном система требует минимального обслуживания. Нужно лишь периодически очищать панели от пыли, которая мешает полному поглощению солнечной энергии.
Для сравнения: производство 1,5 киловатт энергии традиционным способом приводит к выбросу в атмосферу 45 тонн углекислого газа, который будет поглощаться природой в течение 25 лет. Используя же солнечные батареи, вы избегаете сжигания угля и значительно сокращаете выбросы CO₂.
Кроме того, солнечные панели позволяют легко расширять систему. Вы можете постепенно добавлять новые панели к существующей установке. Они имеют гарантию до 25 лет и отличаются высокой прочностью. Панели легкие — весят не более 9 килограммов, поэтому их несложно транспортировать и устанавливать.
Единственный минус на сегодня — это сравнительно высокая начальная стоимость, из-за которой окупаемость может занять несколько лет. С другой стороны, солнечные панели изготавливаются из долговечных материалов, так что, возможно, вы оставите их в наследство своим детям или внукам.
Вот преимущества установки фотоэлектрической системы в вашем доме:
- Высокая эффективность. Система оснащена инвертором, который отслеживает точку максимальной мощности, а не просто напряжение, необходимое для зарядки аккумуляторов.
- Экологичность. Система не требует аккумуляторов, которые содержат опасные химические вещества. При утечке батареи могут выделять серу и токсичные газы, а их утилизация дополнительно загрязняет окружающую среду.
- Экономия. Солнечные панели дешевле по сравнению с затратами на аккумуляторы, зарядные устройства, контроллеры, панели управления и генераторы. Полная автономная система может обойтись более чем в 5000 долларов. Однако часть расходов можно компенсировать за счет налоговых льгот и вычетов, которые часто предусмотрены для объектов возобновляемой энергии.
Если вы уже подключены к центральной сети, может возникнуть вопрос: зачем переходить на фотоэлектрические системы? Основная причина — забота о будущем ваших детей и внуков. Оставаясь в сети, вы продолжаете косвенно загрязнять окружающую среду, используя невозобновляемые источники энергии.
Интересный факт: солнечные панели окупают свой «углеродный долг» — энергию, затраченную на их производство, — всего за несколько лет. После этого они продолжают работать на протяжении всего срока службы, производя чистую энергию без вреда для планеты.
Энергия ветра — это не новинка для человечества. Ветер использовался для производства энергии, а затем и электричества, на протяжении сотен лет.
Немного истории поможет понять её потенциал. Энергию ветра начали применять ещё в 5000 году до нашей эры. Жители Древнего Египта использовали ветер для передвижения по Нилу. Персы с его помощью качали воду и мололи муку. Критяне орошали свои поля и кормили скот.
Именно поэтому современное общество возрождает идею ветроэнергетики. Стоимость создания турбин и производства энергии снизилась, сделав её более доступной. За последние десятилетия количество турбин значительно выросло, а их мощность увеличилась в разы. Хотя текущая доля ветроэнергетики в мировом энергобалансе невелика, её потенциал огромен, особенно если компании активнее внедрят и разовьют эту технологию.
Основная проблема ветроэнергетики — необходимость больших площадей для размещения турбин. Кроме того, ветер — менее концентрированный источник энергии по сравнению с солнечным излучением. Высокие затраты на обслуживание и материалы также делают его дорогим вариантом для домашних хозяйств.
В целом, ветроэнергетике ещё предстоит пройти долгий путь, чтобы раскрыть свой полный потенциал. Турбины производят шум и могут быть опасны для птиц и летучих мышей. По этим причинам устанавливать ветряные турбины на приусадебных участках не рекомендуется.
Однако если вы живёте в регионе с сильными ветрами, можно рассмотреть вариант с небольшой ветряной турбиной.
Другие альтернативные источники энергии
Геотермальное отопление основано на использовании тепла Земли для обогрева или охлаждения дома. Для работы системы необходим тепловой насос, который передаёт тепло от грунта к дому. Зимой система использует тепло, накопленное ниже поверхности земли, а летом отводит избыточное тепло обратно в грунт, охлаждая дом.
Однако эта система не полностью возобновляема. Тепловой насос требует электричества для работы, и если оно производится из невозобновляемых источников, экологический эффект сводится на нет. С другой стороны, если питание насоса обеспечивается солнечными или ветряными установками, геотермальная система становится одной из самых эффективных и устойчивых.
Преимущества геотермальной системы в том, что тепло Земли — возобновляемый и чистый ресурс. При работе системы не происходит выбросов газов, она долговечна и может служить до 50 лет. Обслуживание практически не требуется, а уровень шума от насоса минимален.
Недостатки — высокая стоимость установки и необходимость использования электроэнергии из традиционных источников, что снижает эффективность. В некоторых случаях обслуживание грунтовых контуров может быть дорогостоящим.
Что касается солнечной тепловой энергии, эта технология пока находится на ранней стадии развития. Хотя её сторонников не так много, они уверены в её быстром прогрессе. Разница между солнечными панелями и солнечной тепловой энергией в том, что первые преобразуют солнечное излучение в электричество, а вторая использует непосредственно солнечное тепло. Это означает, что ближе к экватору и тропикам солнечная тепловая энергия работает эффективнее.
К сожалению, на сегодняшний день эта технология остаётся дорогой и эффективно используется лишь в некоторых южных штатах США, на Гавайях и Аляске. В Европе интерес к ней проявляют Германия и Австрия.
В Испании некоторые дома оснащены так называемыми солнечными кондиционерами, которые обеспечивают подогрев полов, горячую воду и кондиционирование. Дания также активно развивает возобновляемую энергетику: крупные солнечные тепловые установки снабжают электричеством и теплом 30% жителей одного из небольших городов.
Будущее солнечной тепловой энергии выглядит многообещающе, поскольку она также может использоваться для опреснения и очистки воды. Основная проблема — хранение энергии. Тепло, собранное в тёплый сезон, должно эффективно сохраняться для использования зимой. Пока это возможно только с помощью химических накопителей, подобных аккумуляторам или топливным элементам.
Микрогидроэлектростанции эффективны для домов, расположенных возле рек и ручьёв. Такая система может вырабатывать до 10 киловатт в год, что достаточно для среднего домохозяйства или небольшой турбазы. Для её организации требуется установка насосов, турбин или водяных колёс, использующих энергию потока воды.
Принцип работы микрогидроэлектростанции заключается в использовании энергии проточной воды. Этот источник устойчивой энергии эффективен благодаря минимальным требованиям к пространству и хранению. Некоторые системы требуют прокладки каналов и труб, включая напорные трубопроводы.
Бесконечное движение воды вращает колесо, которое, в свою очередь, приводит в движение ось. Эти механические процессы генерируют энергию. Если подключить систему к генератору, можно производить электричество. Микрогидросистему также можно интегрировать в основную электросеть.
Некоторые системы способны преобразовывать постоянный ток в переменный. Если такая функция не предусмотрена, можно использовать внешние преобразователи.
При использовании автономной микрогидросистемы энергию необходимо накапливать в аккумуляторах. Из-за сезонных изменений в уровне воды накопление энергии может быть необходимо. Аккумуляторы лучше размещать возле турбин, чтобы избежать потерь при передаче низковольтной энергии на большие расстояния.
В микрогидроэлектростанциях различают два типа турбин: импульсные и реактивные.
Импульсные турбины используют скорость воды для вращения колеса, которое называется ротором. Они делятся на три категории: турбины Пелтона, турбины Турго и «Джек Рэббит».
Реактивные турбины более эффективны и используют давление воды для производства энергии. Их колесо постоянно находится в контакте с движущейся водой, а давление поддерживает его вращение.
Планирование системы возобновляемой энергии
Прежде чем выбрать одну из перечисленных систем, важно учесть несколько моментов.
Во-первых, проведите тщательный анализ энергопотребления вашей семьи. Это поможет понять, сколько энергии вы обычно используете, и определить, какая система будет наиболее эффективной. Обратите внимание на колебания потребления в течение дня и ночи. Также подумайте, как можно снизить энергопотребление и затраты.
Для этого рассчитайте годовое и суточное энергопотребление. Определите, какие приборы потребляют больше всего энергии, а какие — меньше. Некоторые устройства, например холодильник, используют электричество периодически. Такую нагрузку можно считать управляемой. Например, вы можете решить, какие приборы будут работать только в определённое время. Это позволит использовать менее мощную и более дешёвую энергосистему.
Если вы можете обойтись меньшей установкой, это снизит общие затраты. Крупные системы, такие как солнечная тепловая, могут быть не такими эффективными в некоторых случаях. Но если вы живёте около реки, микрогидроэлектростанция станет отличным выбором.
Также ознакомьтесь с местными электротехническими нормативами, чтобы узнать, какие системы разрешены. Инспекторы могут определить, какие решения безопасны и эффективны для вашего района. Может потребоваться дополнительная проверка системы трубопроводов.
Рекомендуется следовать Национальным электротехническим правилам (NEC), чтобы получить разрешение на установку альтернативной энергосистемы. Лучше выбирать готовые к установке системы и консультироваться с инженером или инспектором во время монтажа.
После решения юридических вопросов определите, доступна ли выбранная система в вашем регионе. Уточните её стоимость, включая покупку и установку. Подумайте, потребуются ли переделки в доме или систему можно разместить снаружи.
Насколько большой будет система? Учтите стоимость и периодичность обслуживания. Проверьте срок службы системы и необходимость регулярных замен или обновлений.
Вы также можете комбинировать несколько систем возобновляемой энергии для повышения их эффективности. Например, гибридная система может сочетать энергию воды и ветра.
В целом, важно провести тщательное исследование, чтобы принять верное решение, оптимальное для вашего местоположения, потребностей и законодательства. Если вы уделите время и обратитесь к профессионалам, шанс ошибиться будет минимальным.
