A energia solar como fonte de energia alternativa: tipos e características dos sistemas solares

A história do desenvolvimento da energia solar

Eles tentaram “domar” o sol nos dias de Arquimedes. Até hoje, a lenda de queimar navios com a ajuda de um enorme espelho sobreviveu - os moradores de Siracusa direcionaram um feixe focado na frota inimiga.

Na história do desenvolvimento da energia solar, existem fatos sobre o uso da energia solar:

• para aquecer palácios de pedra;
• evaporação da água do mar para produzir sal.

Os aquecedores de água melhoraram quando Lavoisier usou uma lente para concentrar os raios infravermelhos. Era assim que o ferro era fundido. Mais tarde, os franceses começaram a usar água aquecida a vapor para acionamento mecânico de equipamentos de impressão. Os cientistas começaram a falar sobre as perspectivas da energia solar após a criação dos semicondutores. Com base neles, foram criadas as primeiras fotocélulas.

Desenvolvimento de fontes não tradicionais

As fontes de energia não tradicionais incluem:

• energia do sol;
• energia eólica;
• geotérmico;
• energia das marés e ondas do mar;
• biomassa;
• energia de baixo potencial do ambiente.

Seu desenvolvimento parece possível devido à distribuição ubíqua da maioria das espécies; também pode-se notar sua compatibilidade ambiental e a ausência de custos operacionais para o componente combustível.

No entanto, existem algumas qualidades negativas que impedem seu uso em escala industrial. Trata-se de uma densidade de fluxo baixa, o que obriga à utilização de instalações "interceptadoras" de uma grande área, bem como a variabilidade ao longo do tempo.

Tudo isso leva ao fato de que tais dispositivos têm um alto consumo de material, o que significa que os investimentos de capital também aumentam. Bem, o processo de obtenção de energia devido a algum elemento de aleatoriedade associado às condições climáticas causa muitos problemas.

O outro problema mais importante é o “armazenamento” desta matéria-prima energética, uma vez que as tecnologias existentes de armazenamento de eletricidade não permitem que isso seja feito em grandes quantidades.No entanto, em condições domésticas, as fontes alternativas de energia para o lar estão se tornando cada vez mais populares, então vamos conhecer as principais usinas que podem ser instaladas em propriedade privada.

energia geotérmica

Tipos inexplorados de fontes alternativas de energia espreitam nas entranhas do globo. A humanidade conhece a força e a escala das manifestações naturais. O poder da erupção de um vulcão é incomparável com qualquer uma das usinas de energia feitas pelo homem.

Infelizmente, as pessoas ainda não sabem como usar essa energia gigantesca para o bem, mas o calor natural da Terra ou energia geotérmica atrai a atenção dos cientistas, pois é um recurso inesgotável.

Sabe-se que nosso planeta irradia anualmente uma enorme quantidade de calor interno, que é compensado pelo decaimento radioativo de isótopos na crosta do globo. Existem dois tipos de fonte de energia geotérmica.

Piscinas subterrâneas

São piscinas naturais com água quente ou mistura vapor-água - fontes hidrotermais ou vapor-térmicas. Os recursos dessas fontes são extraídos através de poços, então a energia é usada para as necessidades da humanidade.

Rochas

O calor das rochas quentes pode ser usado para aquecer a água. Para fazer isso, ele é bombeado em horizontes para uso posterior para fins energéticos.

Uma das desvantagens deste tipo de energia é a sua fraca concentração. No entanto, em condições em que, ao mergulhar a cada 100 metros, a temperatura aumenta de 30 a 40 graus, seu uso econômico pode ser garantido.

A tecnologia de utilização desta energia em “áreas geotérmicas” promissoras tem vantagens claras:

• reservas inesgotáveis;
• limpeza ecológica;
• a ausência de grandes custos para o desenvolvimento de fontes.

Um maior desenvolvimento da civilização é impossível sem a introdução de novas tecnologias no campo da energia. Nesse caminho há tarefas intratáveis ​​que a humanidade ainda precisa resolver.

No entanto, o desenvolvimento dessa direção desempenha um papel importante, e hoje já existem equipamentos que podem economizar recursos significativamente, sendo as fontes de energia tradicionais e alternativas uma excelente alternativa a eles. Implementar tais idéias requer paciência, mãos hábeis, bem como algumas habilidades e conhecimentos.

Projeto de um sistema de aquecimento em coletores

Em primeiro lugar, trataremos detalhadamente das diferenças na estrutura e funcionamento das baterias e coletores.

O painel consiste em várias células solares interligadas em uma estrutura feita de materiais energéticos não condutores.

Os conversores fotovoltaicos são estruturas bastante complexas, que são uma espécie de sanduíche de placas com diferentes características e finalidades.

Além dos módulos solares e fixadores especiais, o sistema é composto pelos seguintes elementos:

• baterias, para armazenamento de energia;
• um controlador que monitorará o grau de carga da bateria;
• inversor - para converter corrente contínua em corrente alternada.

Os coletores são de dois tipos: a vácuo e planos.

Os coletores de vácuo consistem em tubos de vidro ocos com tubos de menor diâmetro dentro contendo um absorvedor de energia. Tubos menores são conectados ao refrigerante. No espaço livre entre eles há um vácuo que retém o calor.

O princípio de funcionamento do coletor solar

Os coletores planos consistem em uma moldura e vidro reforçado com uma camada fotoabsorvente.A camada absorvedora é conectada aos tubos com o refrigerante.

Ambos os sistemas consistem em um circuito de troca de calor e um acumulador de calor (tanque de líquido).

Do tanque, a água entra no sistema de aquecimento usando uma bomba. Para evitar a perda de calor, o tanque deve ser bem isolado.

Tais instalações devem estar localizadas na encosta sul do telhado. O ângulo de inclinação deve ser de 30 a 45 graus. Se a localização da casa ou a estrutura do telhado não permitir a instalação de painéis solares no telhado, você poderá instalá-los em estruturas reforçadas especiais ou em racks fixados na parede.

A quantidade de energia solar liberada em diferentes épocas do ano varia muito. O valor do coeficiente de insolação para o seu local de residência pode ser encontrado no mapa de atividade solar. Conhecendo o coeficiente de insolação, você pode calcular o número de módulos necessários.

Por exemplo, você consome energia 8 kW/h, a insolação é em média 2 kW/h. Potência do painel solar - 250 W (0,25 kW). Vamos fazer os cálculos: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 peças - este é o número de painéis que você precisará.

Usinas de biogás

O gás é formado como resultado do processamento de produtos residuais de aves e animais. O lixo reciclado é usado para fertilizar o solo em lotes domésticos. O processo é baseado em uma reação de fermentação envolvendo bactérias que vivem no esterco.

O estrume de gado é considerado a melhor fonte de biogás, embora os resíduos de aves ou outros animais também sejam adequados.

A fermentação ocorre sem acesso ao oxigênio, por isso é aconselhável usar recipientes fechados, também chamados de biorreatores.A reação é ativada se a massa for misturada periodicamente, para isso são utilizados trabalhos manuais ou vários dispositivos eletromecânicos.

Também será necessário manter a temperatura na instalação de 30 a 50 graus para garantir a atividade de bactérias mesófilas e termofílicas e sua participação na reação.

Fabricação de construção

A usina de biogás mais simples é um barril agitado com tampa. O gás do barril entra no tanque através de uma mangueira, é feito um orifício na tampa para esse fim. Este projeto fornece gás para um ou dois queimadores de gás.

Para obter volumes de gás em grande escala, é usado um bunker acima do solo ou subterrâneo, feito de concreto armado. É aconselhável dividir todo o recipiente em vários compartimentos para que a reação ocorra com uma mudança no tempo.

O recipiente não está completamente cheio de massa, cerca de 20%, o restante do espaço serve para acumular gás. Dois tubos são conectados à tampa do recipiente, um é levado ao consumidor e o outro ao selo d'água - um recipiente cheio de água. Isso garante a purificação e secagem do gás, o gás de alta qualidade é fornecido ao consumidor.

Está tudo tão suave?

Parece que tal tecnologia para fornecimento de energia de uma casa particular deveria ter sido forçada a sair do mercado por métodos tradicionais centralizados de fornecimento de energia. Por que isso não acontece? Há vários argumentos que testemunham não a favor da energia alternativa. Mas seu significado é determinado individualmente - para alguns proprietários de casas de campo, algumas deficiências são relevantes e outras não são de todo interesse.

Para grandes casas de campo, a eficiência não muito alta das instalações de energia alternativa pode se tornar um problema. Naturalmente, os sistemas solares locais, bombas de calor ou instalações geotérmicas não podem ser comparados com a produtividade das mais antigas usinas hidrelétricas, termelétricas e ainda mais usinas nucleares. sistemas, usando mais energia. A consequência disso pode ser outro problema - para sua instalação, será necessária uma área maior, o que não é possível alocar em todos os projetos da casa.

Para garantir o fornecimento ininterrupto do número de eletrodomésticos e o sistema de aquecimento familiar a uma casa moderna, é necessária muita energia. Portanto, o projeto deve prever tais fontes que possam produzir tal energia. E isso requer um investimento sólido - quanto mais potente o equipamento, mais caro ele é.

Além disso, em alguns casos (por exemplo, quando se utiliza energia eólica), a fonte pode não garantir a constância da produção de energia. Portanto, é necessário equipar todas as comunicações com dispositivos de armazenamento. Normalmente, baterias e coletores são instalados para esse fim, o que acarreta os mesmos custos adicionais e a necessidade de alocar mais metros quadrados na casa.

O princípio de operação de uma usina de energia solar em casa

Uma usina de energia solar é um sistema composto por painéis, um inversor, uma bateria e um controlador. O painel solar transforma a energia radiante em eletricidade (como mencionado acima). A corrente contínua entra no controlador, que distribui a corrente para os consumidores (por exemplo, um computador ou iluminação).Um inversor converte corrente contínua em corrente alternada e alimenta a maioria dos eletrodomésticos. A bateria armazena energia que pode ser usada à noite.

Descrição do vídeo

Um bom exemplo de cálculos mostrando quantos painéis são necessários para fornecer uma fonte de alimentação autônoma, veja este vídeo:

Como a energia solar é usada para gerar calor

Os sistemas solares são usados ​​para aquecimento de água e aquecimento doméstico. Eles podem fornecer calor (a pedido do proprietário) mesmo quando a estação de aquecimento terminar e fornecer água quente à casa gratuitamente. O dispositivo mais simples são os painéis de metal que são instalados no telhado da casa. Eles acumulam energia e água quente, que circula por canos escondidos sob eles. O funcionamento de todos os sistemas solares baseia-se neste princípio, apesar de serem estruturalmente diferentes uns dos outros.

Os coletores solares consistem em:

• tanque de armazenamento;
• estação de bombeamento;
• controlador
• tubulações;
• acessórios.

De acordo com o tipo de construção, os coletores planos e a vácuo são diferenciados. No primeiro, o fundo é coberto com material isolante de calor e o líquido circula por tubos de vidro. Os coletores de vácuo são altamente eficientes porque as perdas de calor são mínimas. Este tipo de coletor fornece não apenas aquecimento solar de uma casa particular - é conveniente usá-lo para sistemas de água quente e aquecimento de piscinas.

O princípio de funcionamento do coletor solar

Fabricantes populares de painéis solares

Na maioria das vezes, os produtos da Yingli Green Energy e Suntech Power Co. são encontrados nas prateleiras.Os painéis HiminSolar (China) também são populares. Seus painéis solares produzem eletricidade mesmo em tempo chuvoso.

A produção de baterias solares também foi estabelecida por um fabricante nacional. As seguintes empresas fazem isso:

• Hevel LLC em Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" em Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) em Moscou;
• JSC "Fábrica Ryazan de Dispositivos Metalocerâmicos";
• CJSC "Termotron-zavod" e outros.

Você sempre pode encontrar uma opção adequada para o preço. Por exemplo, em Moscou para painéis solares para uma casa, o custo varia de 21.000 a 2.000.000 de rublos. O custo depende da configuração e potência dos dispositivos.

Os painéis solares nem sempre são planos - existem vários modelos que focam a luz em um ponto

Etapas de instalação da bateria

1. Para instalar os painéis, é escolhido o local mais iluminado - na maioria das vezes, são os telhados e as paredes dos edifícios. Para que o dispositivo funcione da maneira mais eficiente possível, os painéis são montados em um determinado ângulo em relação ao horizonte. O nível de escuridão do território também é levado em consideração: objetos ao redor que podem criar uma sombra (edifícios, árvores, etc.)
2. Os painéis são instalados usando sistemas de fixação especiais.
3. Em seguida, os módulos são conectados à bateria, controlador e inversor, e todo o sistema é ajustado.

Para a instalação do sistema, é sempre desenvolvido um projeto pessoal, que leva em consideração todas as características da situação: como será realizada a instalação painéis solares em telhado da casa, preço e condições. Dependendo do tipo e escopo do trabalho, todos os projetos são calculados individualmente. O cliente aceita o trabalho e recebe uma garantia por ele.

A instalação de painéis solares deve ser realizada por profissionais e em conformidade com as medidas de segurança.

Como resultado - as perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias solares

Se na Terra a operação mais eficiente dos painéis solares é prejudicada pelo ar, que até certo ponto dispersa a radiação do Sol, no espaço não há esse problema. Os cientistas estão desenvolvendo projetos para satélites orbitais gigantes com painéis solares que funcionarão 24 horas por dia. A partir deles, a energia será transmitida para os dispositivos receptores de terra. Mas isso é uma questão do futuro e, para as baterias existentes, os esforços são direcionados para melhorar a eficiência energética e reduzir o tamanho dos dispositivos.

energia geotérmica

Tipos inexplorados de fontes alternativas de energia espreitam nas entranhas do globo. A humanidade conhece a força e a escala das manifestações naturais. O poder da erupção de um vulcão é incomparável com qualquer uma das usinas de energia feitas pelo homem.

Infelizmente, as pessoas ainda não sabem como usar essa energia gigantesca para o bem, mas o calor natural da Terra ou energia geotérmica atrai a atenção dos cientistas, pois é um recurso inesgotável.

Sabe-se que nosso planeta irradia anualmente uma enorme quantidade de calor interno, que é compensado pelo decaimento radioativo de isótopos na crosta do globo. Existem dois tipos de fonte de energia geotérmica.

Piscinas subterrâneas

São piscinas naturais com água quente ou mistura vapor-água - fontes hidrotermais ou vapor-térmicas. Os recursos dessas fontes são extraídos através de poços, então a energia é usada para as necessidades da humanidade.

Rochas

O calor das rochas quentes pode ser usado para aquecer a água. Para fazer isso, ele é bombeado em horizontes para uso posterior para fins energéticos.

Uma das desvantagens deste tipo de energia é a sua fraca concentração. No entanto, em condições em que, ao mergulhar a cada 100 metros, a temperatura aumenta de 30 a 40 graus, seu uso econômico pode ser garantido.

A tecnologia de utilização desta energia em “áreas geotérmicas” promissoras tem vantagens claras:

• reservas inesgotáveis;
• limpeza ecológica;
• a ausência de grandes custos para o desenvolvimento de fontes.

Um maior desenvolvimento da civilização é impossível sem a introdução de novas tecnologias no campo da energia. Nesse caminho há tarefas intratáveis ​​que a humanidade ainda precisa resolver.

No entanto, o desenvolvimento dessa direção desempenha um papel importante, e hoje já existem equipamentos que podem economizar recursos significativamente, sendo as fontes de energia tradicionais e alternativas uma excelente alternativa a eles. Implementar tais idéias requer paciência, mãos hábeis, bem como algumas habilidades e conhecimentos.

Tipos de energia alternativa

Dependendo da fonte de energia, que, por transformação, permite que uma pessoa receba energia elétrica e térmica utilizada no dia a dia, a energia alternativa é classificada em vários tipos que determinam os métodos de sua geração e os tipos de instalações que servem para isto.

Energia do sol

A energia solar é baseada na conversão da energia solar, que resulta em energia elétrica e térmica.

A produção de energia elétrica é baseada em processos físicos que ocorrem em semicondutores sob a influência da luz solar, a produção de energia térmica é baseada nas propriedades de líquidos e gases.

Para gerar energia elétrica, são concluídas usinas de energia solar, cuja base são baterias solares (painéis) feitas com base em cristais de silício.

A base das instalações térmicas são os coletores solares, nos quais a energia do sol é convertida em energia térmica do refrigerante.

A potência de tais instalações depende do número e da potência dos dispositivos individuais que fazem parte das estações térmicas e solares.

Energia eólica

A energia eólica baseia-se na conversão da energia cinética das massas de ar em energia elétrica utilizada pelos consumidores.

A base das turbinas eólicas é um gerador eólico. Os geradores eólicos diferem em parâmetros técnicos, dimensões gerais e design: com um eixo de rotação horizontal e vertical, diferentes tipos e números de pás, bem como sua localização (terra, mar, etc.). ).

poder da água

A energia hidrelétrica baseia-se na conversão da energia cinética das massas de água em energia elétrica, que também é utilizada pelo homem para seus próprios fins.

Os objetos desse tipo incluem usinas hidrelétricas de diversas capacidades, instaladas em rios e outros corpos d'água. Nessas instalações, por influência do fluxo natural da água, ou pela criação de uma barragem, a água atua nas pás de uma turbina que gera eletricidade. A hidroturbina é a base das usinas hidrelétricas.

Outra forma de obter energia elétrica convertendo a energia da água é o uso da energia das marés, através da construção de estações maremotrizes. A operação de tais instalações baseia-se no aproveitamento da energia cinética da água do mar durante as marés que ocorrem nos mares e oceanos sob a influência de objetos do sistema solar.

O calor da terra

A energia geotérmica baseia-se na conversão do calor irradiado pela superfície terrestre, tanto em locais onde as águas geotérmicas são liberadas (áreas sismicamente perigosas), quanto em outras regiões do nosso planeta.

Para o aproveitamento das águas geotérmicas, são utilizadas instalações especiais, através das quais o calor interno da terra é convertido em energia térmica e elétrica.

O uso de uma bomba de calor permite obter calor da superfície da terra, independentemente de sua localização. Seu trabalho é baseado nas propriedades de líquidos e gases, bem como nas leis da termodinâmica.

biocombustível

Os tipos de biocombustíveis diferem nas formas de obtenção, no estado de agregação (líquido, sólido, gasoso) e nos tipos de uso. O indicador que une todos os tipos de biocombustíveis é que a base de sua produção são os produtos orgânicos, por meio do processamento dos quais se obtém energia elétrica e térmica.

Os biocombustíveis sólidos são a lenha, briquetes ou pellets combustíveis, os gasosos são o biogás e o biohidrogênio e os líquidos são o bioetanol, biometanol, biobutanol, éter dimetílico e biodiesel.

Prós e contras das usinas de energia solar

Vantagens:

• A energia solar é uma fonte de energia renovável. Ao mesmo tempo, está disponível publicamente e gratuitamente.
• As instalações solares são bastante seguras de usar.
• Essas usinas são completamente autônomas.
• Eles são econômicos e têm um período de retorno rápido. Os principais custos ocorrem apenas para os equipamentos necessários e exigem um investimento mínimo no futuro.
• Outra característica distintiva é a estabilidade no trabalho. Praticamente não há picos de energia nessas estações.
• Eles não são caprichosos na manutenção e são bastante fáceis de usar.
• Além disso, para equipamentos SPP, um longo período de operação característico é característico.

Imperfeições:

• Como fonte de energia, o sistema solar é muito sensível ao clima, às condições meteorológicas e à hora do dia. Tal usina não funcionará de forma eficiente e produtiva à noite ou em um dia nublado.
• Menor produtividade em latitudes com estações fortes. Eles são mais eficazes em áreas onde o número de dias ensolarados por ano é mais próximo de 100%.
• Custo muito alto e inacessível de equipamentos para instalações solares.
• A necessidade de limpeza periódica de painéis e superfícies de contaminação. Caso contrário, menos radiação é absorvida e a produtividade cai.
• Um aumento significativo na temperatura do ar dentro da usina.
• A necessidade de utilizar o terreno com uma área enorme.
• Outras dificuldades no processo de descarte de componentes da planta, em particular fotocélulas, após o fim de sua vida útil.

Como em qualquer campo industrial, o processamento e conversão de energia solar tem seus pontos fortes e fracos.

É muito importante que as vantagens cubram as desvantagens, caso em que o trabalho será justificado.

Hoje, a maioria dos desenvolvimentos nesta indústria visa otimizar e melhorar o funcionamento e uso dos métodos existentes e desenvolver novos métodos mais seguros e produtivos.

A conveniência de usar um sistema solar

Sistema solar - um complexo para converter a energia da radiação solar em energia térmica, que é posteriormente transferida para um trocador de calor para aquecer o refrigerante de um sistema de aquecimento ou abastecimento de água.

A eficiência de uma instalação solar térmica depende da insolação solar - a quantidade de energia recebida durante um dia de luz por 1 m² de superfície localizada em um ângulo de 90° em relação à direção dos raios solares. O valor de medição do indicador é kWh/m², o valor do parâmetro varia de acordo com a estação do ano.

O nível médio de insolação solar para uma região com clima continental temperado é de 1000-1200 kWh/m² (por ano). A quantidade de sol é o parâmetro determinante para calcular o desempenho de um sistema solar.

A utilização de uma fonte de energia alternativa permite aquecer a casa, obter água quente sem custos tradicionais de energia - exclusivamente através da radiação solar

Instalar um sistema de aquecimento solar é um empreendimento caro. Para que os gastos de capital se justifiquem, é necessário um cálculo preciso do sistema e a adesão à tecnologia de instalação.

Exemplo. O valor médio de insolação solar para Tula no meio do verão é de 4,67 kV/m² * dia, desde que o painel do sistema seja instalado em um ângulo de 50°. O desempenho de um coletor solar com área de 5 m² é calculado da seguinte forma: 4,67 * 4 = 18,68 kW de calor por dia. Este volume é suficiente para aquecer 500 litros de água de uma temperatura de 17°C a 45°C.

Como mostra a prática, ao usar uma instalação solar, os proprietários de casas no verão podem mudar completamente do aquecimento de água elétrico ou a gás para o método solar

Falando sobre a conveniência de introduzir novas tecnologias, é importante levar em consideração as características técnicas de um determinado coletor solar. Alguns começam com 80W/m² de energia solar, outros começam com 20W/m²

Mesmo em um clima do sul, usar um sistema de coletor apenas para aquecimento não compensa. Se a instalação for usada exclusivamente no inverno com falta de sol, o custo do equipamento não será coberto por 15 a 20 anos.

Para usar o complexo solar da forma mais eficiente possível, ele deve ser incluído no sistema de abastecimento de água quente. Mesmo no inverno, o coletor solar permitirá "cortar" as contas de energia para aquecimento de água em até 40-50%.

Segundo especialistas, para uso doméstico, o sistema solar compensa em cerca de 5 anos. Com aumento dos preços de energia elétrica e gás, o período de retorno do complexo será reduzido

Além dos benefícios econômicos, o "aquecimento solar" tem vantagens adicionais:

1. Amizade ambiental. Redução das emissões de dióxido de carbono. Durante um ano, 1 m² de coletor solar evita que 350-730 kg de mineração entrem na atmosfera.
2. Estética. O espaço de um banheiro ou cozinha compacta pode ser economizado de caldeiras volumosas ou aquecedores de água a gás.
3. Durabilidade. Os fabricantes afirmam que, se a tecnologia de instalação for seguida, o complexo durará cerca de 25 a 30 anos. Muitas empresas oferecem uma garantia de até 3 anos.

Argumentos contra o uso da energia solar: sazonalidade acentuada, dependência do clima e alto investimento inicial.

Características numéricas da radiação solar

Existe um indicador como a constante solar. Seu valor é de 1367 watts. Esta é a quantidade de energia por 1 m². planeta Terra. Isso é apenas cerca de 20-25% menos energia atinge a superfície da Terra devido à atmosfera. Portanto, o valor da energia solar por metro quadrado, por exemplo, no equador é de 1020 watts. E eu levo em conta a mudança do dia e da noite, a mudança no ângulo do sol acima do horizonte, esse número diminui cerca de 3 vezes.

Mas de onde vem essa energia? Os cientistas começaram a lidar com essa questão no século 19, e as versões eram completamente diferentes. Hoje, como resultado de um grande número de estudos, sabe-se com segurança que a fonte de energia solar é a reação da transformação de 4 átomos de hidrogênio em um núcleo de hélio. Como resultado deste processo, uma quantidade significativa de energia é liberada. Por exemplo, a energia liberada durante a transformação de 1 gr. hidrogênio é comparável à energia liberada durante a combustão de 15 toneladas de gasolina.

Bombas de calor para aquecimento doméstico

As bombas de calor utilizam todas as fontes alternativas de energia disponíveis. Eles recebem calor da água, do ar, do solo. Em pequenas quantidades, esse calor existe mesmo no inverno, então a bomba de calor o coleta e o redireciona para o aquecimento da casa.

As bombas de calor também usam fontes alternativas de energia - o calor da terra, água e ar

Princípio da Operação

Por que as bombas de calor são tão atraentes? O fato de ter gasto 1 kW de energia para seu bombeamento, na pior das hipóteses, você receberá 1,5 kW de calor, e as implementações mais bem-sucedidas podem fornecer até 4-6 kW.E isso não contradiz de forma alguma a lei da conservação da energia, porque a energia não é gasta para obter calor, mas não para bombeá-lo. Portanto, sem inconsistências.

Esquema de uma bomba de calor para o uso de fontes alternativas de energia

As bombas de calor possuem três circuitos de trabalho: dois externos e internos, além de um evaporador, um compressor e um condensador. O esquema funciona assim:

• Um refrigerante circula no circuito primário, que recebe calor de fontes de baixo potencial. Ele pode ser abaixado na água, enterrado no solo ou pode receber calor do ar. A temperatura mais alta alcançada neste circuito é de cerca de 6°C.
• O circuito interno circula um meio de aquecimento com um ponto de ebulição muito baixo (tipicamente 0°C). Quando aquecido, o refrigerante evapora, o vapor entra no compressor, onde é comprimido a alta pressão. Durante a compressão, o calor é liberado, o vapor refrigerante é aquecido a uma temperatura média de +35°C a +65°C.
• No condensador, o calor é transferido para o refrigerante do terceiro circuito - aquecimento. Os vapores de resfriamento são condensados ​​e, em seguida, entram no evaporador. E então o ciclo se repete.

O circuito de aquecimento é melhor feito na forma de um piso quente. As temperaturas são as melhores para isso. O sistema do radiador exigirá muitas seções, o que é feio e não lucrativo.

Fontes alternativas de energia térmica: onde e como obter calor

Mas a maior dificuldade é o aparelho do primeiro circuito externo, que coleta calor. Como as fontes são de baixo potencial (há pouco calor no fundo), são necessárias grandes áreas para coletá-lo em quantidades suficientes. Existem quatro tipos de contornos:

• Anéis colocados em tubos de água com refrigerante.O corpo de água pode ser qualquer coisa - um rio, uma lagoa, um lago. A principal condição é que não deve congelar mesmo nas geadas mais severas. Bombas que bombeiam calor para fora do rio funcionam com mais eficiência; muito menos calor é transferido em água estagnada. Essa fonte de calor é a mais fácil de implementar - jogue tubos, amarre uma carga. Há apenas uma grande chance de danos acidentais.

• Campos térmicos com tubos enterrados abaixo da profundidade de congelamento. Neste caso, há apenas uma desvantagem - grandes volumes de terraplanagem. Temos que remover o solo em uma grande área e até mesmo em uma profundidade sólida.

• Uso de temperaturas geotérmicas. Vários poços profundos são perfurados e circuitos de refrigeração são abaixados neles. O bom dessa opção é que ela requer pouco espaço, mas nem em todos os lugares onde é possível perfurar em grandes profundidades, e os serviços de perfuração custam muito. Você pode, no entanto, fazer um equipamento de perfuração, mas o trabalho ainda não é fácil.

• Extração de calor do ar. É assim que funcionam os condicionadores de ar com a possibilidade de aquecimento - eles absorvem o calor do ar "externo". Mesmo em temperaturas abaixo de zero, essas unidades funcionam, embora não muito "profundas" - até -15 ° C. Para tornar o trabalho mais intenso, você pode usar o calor dos poços de ventilação. Jogue alguns slings com refrigerante lá e bombeie calor de lá.

A principal desvantagem das bombas de calor é o alto preço da própria bomba, e a instalação de campos de coleta de calor não é barata. Nesse caso, você pode economizar dinheiro fazendo você mesmo a bomba e também colocando os contornos com suas próprias mãos, mas a quantidade ainda será considerável. A vantagem é que o aquecimento será barato e o sistema funcionará por um longo tempo.

Tipos

Hoje, vários tipos de painéis solares estão ganhando cada vez mais popularidade. À primeira vista, pode parecer que todos os módulos solares são iguais: um grande número de pequenas células solares individuais estão interconectadas e cobertas com um filme transparente. Mas, na realidade, todos os módulos diferem em potência, design e tamanho. E, no momento, os fabricantes dividiram os sistemas solares em dois tipos principais: silício e filme.

Para fins domésticos, são instalados painéis solares com fotocélulas de silício. São os mais populares do mercado. Dos quais três tipos também podem ser distinguidos - estes são policristalinos, monocristalinos, eles já foram descritos com mais detalhes no artigo e amorfos, sobre os quais nos debruçaremos com mais detalhes.

Amorfos - também são feitos à base de silício, mas, além disso, também possuem uma estrutura elástica flexível. Mas eles não são feitos de cristais de silício, mas de silano - outro nome para hidrogênio de silício. Das características dos módulos amorfos, pode-se notar excelente eficiência mesmo em tempo nublado e a capacidade de repetir qualquer superfície. Mas a eficiência é muito menor - apenas 5%.

O segundo tipo de painéis solares - filme, é produzido com base em várias substâncias.

• Cádmio - tais painéis foram desenvolvidos na década de 70 do século passado e foram utilizados no espaço. Mas hoje o cádmio também é usado na produção de usinas solares industriais e domésticas.
• Módulos baseados em semicondutores CIGS - desenvolvidos a partir de seleneto de cobre, índio e são painéis de filme. O índio também é amplamente utilizado na fabricação de monitores de cristal líquido.
• Polímero - também utilizado na produção de módulos de filmes solares. A espessura de um painel é de cerca de 100 nm, mas a eficiência permanece no nível de 5%. Mas pelas vantagens, pode-se notar que esses sistemas têm um preço acessível e não emitem substâncias nocivas na atmosfera.

Mas também hoje, modelos portáteis menos volumosos estão no mercado. Eles são especialmente projetados para uso durante atividades ao ar livre. Muitas vezes, esses painéis solares são usados ​​para recarregar dispositivos portáteis: pequenos gadgets, telefones celulares, câmeras e filmadoras.

Os módulos portáteis são divididos em quatro tipos.

• Baixo consumo de energia - dê uma carga mínima, suficiente para recarregar um telefone celular.
• Flexível - pode ser dobrado em um rolo e ter um peso pequeno, devido a isso e devido à grande popularidade entre turistas e viajantes.
• Fixados em um substrato - eles têm um peso muito maior, cerca de 7 a 10 kg e, consequentemente, fornecem mais energia. Esses módulos são especialmente projetados para uso em viagens de carro de longa distância e também podem ser usados ​​para fornecer energia parcialmente autônoma a uma casa de campo.
• Universal - indispensável para caminhadas, o aparelho possui diversos adaptadores para carregamento simultâneo de diversos aparelhos, o peso pode chegar a 1,5kg.

É adequado para uma casa comum

• Para uso doméstico, a energia solar é um tipo de energia promissora.
• Como fonte de energia elétrica para edifícios residenciais, são usadas estações de energia solar, produzidas por empresas industriais na Rússia e no exterior. As instalações são emitidas várias potências e um conjunto completo.
• O uso de uma bomba de calor - fornecerá água quente a um prédio residencial, aquecerá a água da piscina, aquecerá o refrigerante no sistema de aquecimento ou o ar dentro das instalações.
• Coletores solares - podem ser usados ​​em sistemas de aquecimento doméstico e água quente. Mais eficientes, neste caso, coletores de tubo a vácuo.