Альтернативные источники электроэнергии

К выбору источников энергии лучше подходить комплексно. Традиционные источники можно дополнить альтернативными. Но надо понимать, что за автономность, экологическую безопасность и дальнейшую экономию придется сначала заплатить. И довольно дорого.

Солнечная система

В качестве альтернативного источника энергии солнце стоит на первом месте.

Солнечные батареи. Если не вдаваться в физические тонкости, принцип действия следующий: пластина, состоящая из специально полученного кремния, способна под влиянием солнечных лучей вырабатывать электрический ток. Главные недостатки такой системы: она дорогая и напрямую зависит от погоды. Цена элемента, дающего 100 Вт (1 лампочка), от 10 до 15 тыс. руб. Для полноценного обогрева 10 кв. м дома нужно 1 кВт (10 элементов.) Чтобы обогреть дом в 300 кв.м, нужно 300 элементов, то есть 3 млн руб. И это только обогрев. Также понадобятся инвертор (он сделает ток переменным) и аккумуляторы, накапливающие собранную за световой день энергию для ночи. Эти элементы надо где-то разместить, периодически очищать от пыли, снега, грязи. Конечно, это данные для наших широт, где на солнце особо надеяться не приходится. Вот Калифорнии обогрев не нужен – энергия тратится на свет, кондиционер и горячую воду. И получить до 5 кВт абсолютно бесплатной энергии на освещение и бытовые приборы там более чем реально.

Солнечный коллектор. Схематически он выглядит так: на крыше или южной стороне дома монтируется панель из трубочек (как радиатор в машине). По этим трубочкам в бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает эти трубки и воду в них до 60–80 °С. Нагретая вода из бака используется для обогрева или горячего водоснабжения.

Гелиоэлектростанции. Работа основана на системе зеркал-гелиостатов, фокусирующих солнечные лучи в одной точке – на емкости с теплоприемником, например с водой. Вода закипает, превращается в пар, вращающий турбину, а она вырабатывает ток, как в обычной электростанции. Эти установки компактнее, не требуют такого ухода, как солнечные батареи, но также очень зависимы от погоды.

Описанные выше системы работоспособны и широко применяются только там, где это позволяют погодные условия. Очень часто они работают в комплексе. Например, батареи дают электричество для освещения и бытовых приборов, а коллектор обогревает дом и обеспечивает горячей водой. Конечно, удовольствие - недешевое, но срок службы в 20–25 лет и абсолютная экологическая безопасность для многих оказываются решающим фактором.

Принесенные ветром

До 2% всей вырабатываемой на Земле электроэнергии приходится на ветряные электростанции. На первый взгляд все просто: прикрепил на крышу дома вентилятор, к нему автомобильный генератор и лампочки горят. А теперь посчитаем: на обогрев дома площадью 200 кв.м и работу бытовых приборов нужно около 20–25 кВт электричества. Но управлять ветром мы не можем. Как жить в безветренную погоду? Необходима система аккумуляторов, которые запасутся электричеством на черный день. К тому же конструкция представляет собой 10-метровую мачту с растяжками в разные стороны и лопастями по 1 м. Ее нужно не только собрать, но и периодически обслуживать. Но если размер участка позволяет, роза ветров вполне благоприятна для стабильного движения воздушных масс со скоростью до 5 м/сек и цена в полмиллиона рублей не пугает, то это вариант быть абсолютно независимым от общественного газа и электричества.

Мороз или жара

В настоящее время тепловые насосы рассматривают как полноценную замену традиционным углеводородам. По прогнозам, к 2020 г. 75% тепла будет получено с помощью таких установок.

Тепловой насос состоит из четырех основных частей: испарителя, компрессора, конденсатора и дросселя (очень маленькое отверстие), по которым циркулирует рабочее тело – фреон. Для работы насосу нужен внешний источник тепла с температурой выше нуля. Это может быть скважина в земле, озеро, река (подо льдом всегда плюсовая температура). От источника к насосу подается тепло, например, по трубам с помощью незамерзающей жидкости – антифриза. Антифриз попадает в теплообменник испарителя, где фреон, находящийся там под низким давлением в жидком состоянии, получив небольшое повышение температуры, вскипает, превращаясь в пар. Пар подается в компрессор, где происходит процесс сжатия, которое у газов всегда сопровождается повышением температуры. В данном случае до 90 °С.

Даже того небольшого количества тепла, что есть на нескольких метрах под землей, достаточно, чтобы обогреть дом. В процессе работы тепловой насос затрачивает электроэнергию, нужную для работы компрессора, сжимающего газ, и циркуляционных насосов, обеспечивающих движение жидкостей. В данном случае важно не сколько затратишь, а сколько получишь – КПД. На каждый затраченный кВт/ч электроэнергии тепловой насос вырабатывает от 2,5 до 5 кВт/ч тепловой энергии. То есть КПД насоса от 250 до 500%. Но сам насос и монтаж всей системы – удовольствие очень дорогое, и только срок службы до 60 лет и эффективность работы оправдывают такие вложения.