Energi alternatif untuk rumah: ikhtisar sumber energi non-standar

pengantar

Seluruh ekonomi dunia modern bergantung pada kekayaan yang terakumulasi pada masa dinosaurus: minyak, gas, batu bara, dan bahan bakar fosil lainnya. Sebagian besar aktivitas dalam hidup kita, dari naik kereta bawah tanah hingga memanaskan ketel di dapur, pada akhirnya membutuhkan pembakaran warisan prasejarah ini. Masalah utama adalah bahwa sumber daya energi yang tersedia ini tidak terbarukan. Cepat atau lambat, umat manusia akan memompa semua minyak dari perut bumi, membakar semua gas dan menggali semua batu bara. Lalu apa yang akan kita gunakan untuk memanaskan teko?

Kita juga tidak boleh melupakan dampak negatif pembakaran bahan bakar terhadap lingkungan. Peningkatan kandungan gas rumah kaca di atmosfer menyebabkan peningkatan suhu rata-rata di seluruh planet ini. Produk pembakaran bahan bakar mencemari udara. Penduduk kota-kota besar merasakan hal ini dengan sangat baik.

Kita semua memikirkan masa depan, bahkan jika masa depan ini tidak menyertai kita. Komunitas global telah lama menyadari keterbatasan bahan bakar fosil.Dan dampak negatif dari penggunaannya terhadap lingkungan. Negara-negara terkemuka sudah menerapkan program untuk transisi bertahap ke sumber energi yang ramah lingkungan dan terbarukan.

Di seluruh dunia, umat manusia mencari dan secara bertahap memperkenalkan pengganti bahan bakar fosil. Untuk waktu yang lama, pembangkit listrik tenaga surya, angin, pasang surut, panas bumi dan hidroelektrik telah beroperasi di seluruh dunia. Tampaknya sekarang apa yang menghalangi kita untuk menyediakan semua kebutuhan umat manusia dengan bantuan mereka?

Padahal, energi alternatif memiliki banyak masalah. Misalnya, masalah distribusi geografis sumber daya energi. Peternakan angin dibangun hanya di daerah di mana angin kencang sering bertiup, matahari - di mana ada jumlah minimum hari berawan, pembangkit listrik tenaga air - di sungai besar. Minyak, tentu saja, juga tidak tersedia di mana-mana, tetapi lebih mudah untuk mengirimkannya.

Masalah energi alternatif kedua adalah ketidakstabilan. Di ladang angin, pembangkitan bergantung pada angin, yang terus-menerus mengubah kecepatan atau berhenti sama sekali. Pembangkit listrik tenaga surya tidak bekerja dengan baik dalam cuaca mendung dan tidak bekerja sama sekali di malam hari.

Baik angin maupun matahari tidak memperhitungkan kebutuhan konsumen energi. Pada saat yang sama, output energi dari pembangkit listrik termal atau nuklir konstan dan mudah diatur. Solusi untuk masalah ini hanya dapat berupa pembangunan fasilitas penyimpanan energi yang besar untuk membuat cadangan jika output rendah. Namun, ini sangat meningkatkan biaya seluruh sistem.

Karena itu dan banyak kesulitan lainnya, perkembangan energi alternatif di dunia melambat. Pembakaran bahan bakar fosil masih lebih mudah dan murah.

Namun, jika pada skala ekonomi global sumber energi alternatif tidak memberikan banyak manfaat, maka dalam kerangka rumah individu mereka bisa sangat menarik.Sudah, banyak yang merasakan kenaikan tarif listrik, panas dan gas yang konstan. Setiap tahun, perusahaan energi masuk lebih dalam ke kantong orang biasa.

Para ahli dari dana ventura internasional I2BF mempresentasikan gambaran pertama dari pasar energi terbarukan. Menurut perkiraan mereka, dalam 5-10 tahun, teknologi energi alternatif akan menjadi lebih kompetitif dan tersebar luas. Sudah, kesenjangan dalam biaya energi alternatif dan konvensional menyusut dengan cepat.

Biaya energi mengacu pada harga yang ingin diterima oleh produsen energi alternatif untuk mengkompensasi pengeluaran modalnya selama umur proyek dan memberikan pengembalian 10% dari modal yang diinvestasikan. Harga ini juga akan mencakup biaya pembiayaan utang, karena sebagian besar sangat dipengaruhi.

Grafik berikut menggambarkan penilaian berbagai jenis energi alternatif dan tradisional pada triwulan II tahun 2011 (Gbr. 1).

Menurut gambar di atas, energi panas bumi, serta energi yang dihasilkan oleh pembakaran sampah dan gas tempat pembuangan sampah, memiliki biaya terendah dari semua jenis energi alternatif. Sebenarnya mereka sudah bisa bersaing secara langsung dengan energi tradisional, namun yang menjadi kendala mereka adalah terbatasnya tempat di mana proyek-proyek ini bisa dilaksanakan.

Bagi mereka yang ingin merdeka dari keinginan para insinyur listrik, yang ingin berkontribusi pada pengembangan energi alternatif, yang hanya ingin sedikit menghemat energi, buku ini ditulis.

Dari buku V. Germanovich, A. Turilin “Sumber energi alternatif.Desain praktis untuk penggunaan angin, matahari, air, bumi, energi biomassa.

Lanjutkan membaca di sini

Pengembangan sumber non-tradisional

Sumber energi non-tradisional meliputi:

• energi matahari;
• energi angin;
• panas bumi;
• energi pasang surut dan gelombang laut;
• biomassa;
• energi potensial rendah dari lingkungan.

Pengembangan mereka tampaknya mungkin karena distribusi di mana-mana dari sebagian besar spesies; orang juga dapat mencatat keramahan lingkungan mereka dan tidak adanya biaya operasi untuk komponen bahan bakar.

Namun, ada beberapa kualitas negatif yang mencegah penggunaannya dalam skala industri. Ini adalah kerapatan fluks rendah, yang memaksa penggunaan instalasi "cegat" di area yang luas, serta variabilitas dari waktu ke waktu.

Semua ini mengarah pada fakta bahwa perangkat tersebut memiliki konsumsi bahan yang tinggi, yang berarti bahwa investasi modal juga meningkat. Nah, proses memperoleh energi karena beberapa elemen keacakan yang terkait dengan kondisi cuaca menyebabkan banyak masalah.

Masalah terpenting lainnya adalah "penyimpanan" bahan baku energi ini, karena teknologi penyimpanan listrik yang ada tidak memungkinkan ini dilakukan dalam jumlah besar. Namun, di dalam negeri, sumber energi alternatif untuk rumah menjadi semakin populer, jadi mari berkenalan dengan pembangkit listrik utama yang dapat dipasang di kepemilikan pribadi.

Apakah semuanya begitu mulus?

Tampaknya teknologi untuk catu daya rumah pribadi seperti itu seharusnya sudah lama dipaksa keluar dari pasar dengan metode tradisional terpusat untuk menyediakan energi.Mengapa ini tidak terjadi? Ada beberapa argumen yang bersaksi tidak mendukung energi alternatif. Tetapi signifikansi mereka ditentukan secara individual - untuk beberapa pemilik rumah pedesaan, beberapa kekurangan relevan dan yang lain sama sekali tidak menarik.

Untuk pondok pedesaan yang besar, efisiensi instalasi energi alternatif yang tidak terlalu tinggi dapat menjadi masalah. Secara alami, sistem tata surya lokal, pompa panas atau instalasi panas bumi tidak dapat dibandingkan dengan produktivitas bahkan pembangkit listrik tenaga air tertua, pembangkit listrik termal, dan terlebih lagi pembangkit listrik tenaga nuklir.Namun, kelemahan ini sering diminimalkan dengan memasang dua atau bahkan tiga. sistem, menggunakan lebih banyak daya. Konsekuensi dari ini mungkin masalah lain - untuk pemasangannya, area yang lebih besar akan diperlukan, yang tidak mungkin dialokasikan di semua proyek rumah.

Untuk memastikan pasokan jumlah peralatan rumah tangga yang tidak terputus dan sistem pemanas yang akrab dengan rumah modern, banyak daya diperlukan. Oleh karena itu, proyek harus menyediakan sumber-sumber yang dapat menghasilkan tenaga tersebut. Dan ini membutuhkan investasi yang solid - semakin kuat peralatannya, semakin mahal harganya.

Selain itu, dalam beberapa kasus (misalnya, saat menggunakan energi angin), sumbernya mungkin tidak menjamin keteguhan produksi energi. Oleh karena itu, perlu untuk melengkapi semua komunikasi dengan perangkat penyimpanan. Biasanya, baterai dan kolektor dipasang untuk tujuan ini, yang memerlukan semua biaya tambahan yang sama dan kebutuhan untuk mengalokasikan lebih banyak meter persegi di rumah.

Energi dari angin

Nenek moyang kita telah lama belajar menggunakan energi angin untuk kebutuhan mereka. Pada prinsipnya, sejak itu desainnya tidak banyak berubah.Hanya batu kilangan yang digantikan oleh penggerak generator yang mengubah energi dari baling-baling yang berputar menjadi listrik.

Untuk membuat generator, Anda memerlukan bagian-bagian berikut:

• generator. Beberapa menggunakan motor dari mesin cuci, sedikit mengubah rotor;
• pengali;
• baterai dan pengontrol muatannya;
• transformator tegangan.

pembangkit angin

Ada banyak skema untuk turbin angin buatan sendiri. Semuanya diselesaikan dengan prinsip yang sama.

1. Bingkai sedang dirakit.
2. Putar dipasang. Blade dan generator dipasang di belakangnya.
3. Pasang sekop samping dengan coupler pegas.
4. Generator dengan baling-baling dipasang pada rangka, kemudian dipasang pada rangka.
5. Hubungkan dan sambungkan ke rakitan putar.
6. Instal kolektor saat ini. Hubungkan ke generator. Kabel mengarah ke baterai.

Nasihat. Jumlah bilah akan tergantung pada diameter baling-baling, serta jumlah listrik yang dihasilkan.

Jenis utama sumber energi alternatif

Baru-baru ini, banyak opsi non-tradisional untuk mendapatkan energi telah dicoba secara praktis. Statistik mengatakan bahwa kita masih berbicara tentang seperseribu persen dari potensi penggunaan.

Kesulitan-kesulitan khas yang pasti dihadapi oleh pengembangan sumber energi alternatif dalam perjalanannya adalah kesenjangan total dalam undang-undang di sebagian besar negara mengenai eksploitasi sumber daya alam sebagai milik negara. Masalah perpajakan energi alternatif yang tak terhindarkan terkait erat dengan kurangnya elaborasi hukum.

Pertimbangkan 10 sumber energi alternatif yang paling banyak digunakan.

Angin

Energi angin selalu digunakan oleh manusia. Tingkat perkembangan teknologi modern memungkinkan kita untuk membuatnya hampir tanpa gangguan.

Pada saat yang sama, listrik dihasilkan menggunakan kincir angin, mirip dengan pabrik, perangkat khusus. Baling-baling kincir angin mengkomunikasikan energi kinetik angin ke generator yang menghasilkan arus dengan cara memutar bilah.

Ladang angin seperti itu sangat umum di Cina, India, Amerika Serikat, dan negara-negara Eropa Barat. Pemimpin yang tidak diragukan lagi di daerah ini adalah Denmark, yang, omong-omong, adalah pelopor energi angin: instalasi pertama muncul di sini pada akhir abad ke-19. Denmark menutup dengan cara ini hingga 25% dari total permintaan listrik.

Pada akhir abad ke-20, Cina mampu menyediakan listrik ke daerah pegunungan dan gurun hanya dengan bantuan turbin angin.

Penggunaan energi angin mungkin merupakan cara produksi energi yang paling maju. Ini adalah varian sintesis yang ideal, di mana energi alternatif dan ekologi digabungkan. Banyak negara maju di dunia terus-menerus meningkatkan bagian listrik yang dihasilkan dengan cara ini dalam keseimbangan energi total mereka.

Matahari

Upaya pemanfaatan radiasi matahari untuk menghasilkan energi juga telah dilakukan sejak lama, saat ini merupakan salah satu cara yang paling menjanjikan untuk mengembangkan energi alternatif. Fakta bahwa matahari di banyak garis lintang planet ini bersinar sepanjang tahun, mentransfer ke Bumi puluhan ribu kali lebih banyak energi daripada yang dikonsumsi oleh seluruh umat manusia dalam setahun, mengilhami penggunaan stasiun surya secara aktif.

Sebagian besar stasiun terbesar terletak di Amerika Serikat, secara total, energi matahari didistribusikan di hampir seratus negara. Fotosel (pengubah radiasi matahari) diambil sebagai dasar, yang digabungkan menjadi panel surya skala besar.

Panas Bumi

Panas dari kedalaman bumi diubah menjadi energi dan digunakan untuk kebutuhan manusia di banyak negara di dunia. Energi panas sangat efektif di daerah aktivitas gunung berapi, tempat-tempat di mana terdapat banyak geyser.

Pemimpin di daerah ini adalah Islandia (ibukota negara, Reykjavik, sepenuhnya disediakan dengan energi panas bumi), Filipina (bagian dalam keseimbangan total 20%), Meksiko (4%), dan Amerika Serikat (1%).

Pembatasan penggunaan jenis sumber ini karena ketidakmungkinan pengangkutan energi panas bumi jarak jauh (sumber energi lokal yang khas).

Di Rusia, masih ada satu stasiun seperti itu (kapasitas - 11 MW) di Kamchatka. Stasiun baru sedang dibangun di tempat yang sama (kapasitas - 200 MW).

Sepuluh sumber energi yang paling menjanjikan dalam waktu dekat meliputi:

• stasiun surya yang berbasis di luar angkasa (kelemahan utama proyek ini adalah biaya keuangan yang besar);
• kekuatan otot seseorang (permintaan, pertama-tama - mikroelektronika);
• potensi energi dari pasang surut (kerugiannya adalah biaya konstruksi yang tinggi, fluktuasi daya yang sangat besar per hari);
• wadah bahan bakar (hidrogen) (kebutuhan untuk membangun pompa bensin baru, tingginya biaya mobil yang akan mengisi bahan bakarnya);
• reaktor nuklir cepat (batang bahan bakar yang direndam dalam Na cair) - teknologinya sangat menjanjikan (kemungkinan menggunakan kembali limbah bekas);
• biofuel - sudah banyak digunakan oleh negara-negara berkembang (India, Cina), keuntungan - terbarukan, ramah lingkungan, kerugian - penggunaan sumber daya, tanah yang dimaksudkan untuk produksi tanaman, ternak berjalan (kenaikan harga, kekurangan makanan);
• listrik atmosfer (akumulasi potensi energi petir), kerugian utama adalah mobilitas front atmosfer, kecepatan pelepasan (kompleksitas akumulasi).

Penggunaan energi angin dan matahari

Turbin angin dalam sistem pemanas

Energi angin kinetik biasanya digunakan untuk pembangkit listrik, tetapi model yang kuat dalam kondisi mendekati ideal dapat memberikan setidaknya sebagian pemanasan.

Jika Anda tidak memperhitungkan biaya awal, maka bagi konsumen listrik yang dihasilkan tidak ada biaya.

Sangat penting bahwa sumber daya tambahan tidak diperlukan untuk pengoperasian generator angin, mereka berfungsi secara mandiri sepanjang waktu. Instalasi ini sebagai sumber energi tambahan berhasil diintegrasikan ke dalam sistem di mana jenis perangkat pemanas lainnya adalah yang utama. Unit-unit ini, sebagai sumber energi tambahan, berhasil diintegrasikan ke dalam sistem di mana jenis perangkat pemanas lainnya adalah yang utama.

Instalasi ini sebagai sumber energi tambahan berhasil diintegrasikan ke dalam sistem di mana jenis perangkat pemanas lainnya adalah yang utama.

Ada banyak jenis desain turbin angin, tetapi biasanya dibagi menjadi dua kategori besar:

1. Turbin angin horizontal dengan bilah jenis baling-baling. Unit-unit ini lebih produktif (tingkat pemanfaatan energi angin hingga 52%), oleh karena itu mereka lebih cocok untuk kebutuhan pemanas, tetapi mereka memiliki sejumlah batasan operasional dan konsumen.
2. Generator angin dengan sumbu rotasi vertikal. Turbin ini bertenaga relatif lemah (KIEV kurang dari 40%), tetapi mereka tidak memerlukan orientasi ke angin, mereka dapat menggunakan tidak hanya laminar, tetapi juga aliran turbulen, mereka mulai menghasilkan arus bahkan pada kecepatan rendah.Mereka lebih mudah dirawat karena generator berada di dekat tanah dan bukan di tiang gondola.

Berikut adalah beberapa kerugian menggunakan kincir angin untuk pemanasan:

• Biaya modal yang tinggi. Lebih dari 70 persen dana dihabiskan untuk elemen tambahan: baterai, inverter, otomatisasi kontrol, struktur instalasi. Investasi terbayar hanya setelah beberapa dekade.
• Efisiensi rendah - daya rendah. Selain itu, sebagian energi hilang dalam proses pengubahan listrik menjadi panas.
• Medan membutuhkan kehadiran angin konstan dengan kecepatan tinggi. Energi tidak stabil, sangat tergantung pada cuaca dan musim, membutuhkan pemantauan dan akumulasi secara teratur.
• Peralatan memakan banyak ruang.
• Turbin angin menghasilkan banyak kebisingan selama operasi.

Tata surya melakukan pemanasan langsung dari pendingin atau mengubah energi dengan metode fotovoltaik. Pada opsi pertama, sinar matahari memanaskan air / antibeku (dalam beberapa model - udara), yang diangkut ke tempat dan mengeluarkan panas melalui radiator. Dalam kasus kedua, foton cahaya diubah menjadi energi listrik yang memberi makan perangkat pemanas konvensional yang ditenagai oleh listrik (boiler, pemanas, lantai berpemanas).

Dengan demikian, ada dua jenis perangkat:

• Kolektor surya. Sistem ini terdiri dari sirkuit untuk sirkulasi cairan pendingin, tangki akumulasi dan kolektor itu sendiri. Tergantung pada desainnya, kolektor dibedakan: datar, vakum dan udara (udara digunakan sebagai pendingin).
• Panel surya. Instalasi terdiri dari panel dengan fotosel, pengontrol dan inverter.Baterai menghasilkan arus searah 24 atau 12 volt, yang dikumpulkan dalam baterai dan, setelah diubah oleh inverter menjadi arus bolak-balik (220 V), disuplai ke soket.

Ada beberapa kelemahan dari instalasi surya. Pertama-tama, ketergantungan pada faktor meteorologi dan siklus (musiman dan harian). Baterai memiliki efisiensi rendah untuk menyediakan sejumlah besar energi yang stabil, mereka harus menempati area yang luas dan dilengkapi dengan baterai isi ulang yang mahal, yang seringkali harus diganti. Kerugian dari kolektor adalah ketergantungannya pada listrik (untuk pengoperasian pompa atau kipas), atau, misalnya, bahaya pembekuan cairan pendingin.

Energi alternatif dalam skala global

Statistik penggunaan AES di dunia tampaknya memberi alasan untuk optimis. Di UE, jumlah listrik dari sumber terbarukan pada tahun 2017 melebihi yang diterima dari pembangkit listrik tenaga batu bara. Pada tahun 2018, bagian mereka dalam kaitannya dengan sumber daya "kotor" lainnya meningkat dari 30% menjadi 32,3%.

Pada tahun 2018, untuk pertama kalinya dalam 40 tahun pengoperasian pembangkit listrik tenaga surya dan angin, kapasitas globalnya mencapai 1 terawatt (1000 GW), menurut laporan bulan Juli. 90% dari kapasitas muncul hanya dalam 10 tahun terakhir.

Ada tiga masalah utama dengan AIE:

1. Mereka mempromosikan penggunaan politik mereka, dan konsumen akhir membayar energi "hijau" dari kantongnya sendiri. Pajak tidak langsung atas pengenalan sumber energi terbarukan merupakan bagian penting dari tarif. Kritikus berulang kali mengatakan bahwa subsidi tarif stimulus terlalu tinggi dan biayanya cepat atau lambat akan menimbulkan reaksi negatif dari konsumen.

1. Sumber daya semacam itu hanya dapat disebut aman dengan latar belakang sumber tradisional pembangkit listrik. Ternyata kincir angin mampu memusnahkan serangga.Produksi hampir semua instalasi semacam itu berbahaya bagi lingkungan. Panel surya sangat "kotor" karena emisi dari produksi silikon surya.

1. Terlepas dari kenyataan bahwa pangsa sumber energi terbarukan dalam "kue" energi global tumbuh, mereka masih tidak dapat bersaing dengan sumber tradisional. Tidak menguntungkan untuk menggunakannya, peralatan membutuhkan pengeluaran modal yang besar dengan pengembalian yang sangat kecil, dan oleh karena itu, dengan pengurangan dukungan negara, permintaan untuk RES segera turun. Bahkan publikasi otoritatif Jerman Die Welt mengakui bahwa "bisnis turbin angin sedang dalam kehancuran."

Kesimpulan dan video bermanfaat tentang topik ini

Video tentang menggabungkan sumber alternatif untuk menghasilkan listrik di rumah pedesaan kecil:

Video tentang membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri akan membantu Anda dengan mudah memahami prinsip-prinsip perangkat:

Video singkat tentang penggunaan pompa panas:

Klip video tentang mendapatkan biogas:

Sangat mungkin untuk menolak sumber pemanas tradisional. Untuk melakukan ini, Anda perlu hati-hati memilih alternatif atau menggabungkan beberapa, berdasarkan karakteristik area, area rumah pedesaan Anda, dan area lokal.

Energi matahari, bumi, tenaga angin, pembuangan limbah rumah tangga yang berasal dari tumbuhan dan hewan cukup mampu menjadi pengganti yang layak untuk gas, batu bara, kayu bakar, dan listrik berbayar.

Apakah Anda menggunakan salah satu sumber energi alternatif untuk digunakan di rumah? Bagikan berapa biaya yang Anda keluarkan untuk merakit unit dan seberapa cepat itu terbayar.

Atau mungkin salah satu teman Anda telah melengkapi rumah pedesaannya dengan sumber terbarukan? Menggunakan sistem panel surya atau pompa panas sebagai sumber independen untuk panas, air panas, dan listrik?