Energi surya sebagai sumber energi alternatif: jenis dan fitur tata surya

Sejarah perkembangan energi surya

Mereka mencoba "menjinakkan" matahari di masa Archimedes. Hingga hari ini, legenda pembakaran kapal dengan bantuan cermin besar telah bertahan - penduduk Syracuse mengarahkan sinar terfokus ke armada musuh.

Dalam sejarah perkembangan energi surya, ada fakta tentang penggunaan energi surya:

• untuk memanaskan istana batu;
• penguapan air laut untuk menghasilkan garam.

Pemanas air ditingkatkan ketika Lavoisier menggunakan lensa untuk memusatkan sinar inframerah. Begitulah cara besi dilebur. Kemudian, orang Prancis mulai menggunakan air yang dipanaskan hingga uap untuk penggerak mekanis ke peralatan pencetakan. Para ilmuwan mulai berbicara tentang prospek energi matahari setelah penciptaan semikonduktor. Atas dasar mereka, fotosel pertama dibuat.

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 dimungkinkan karena distribusi sebagian besar spesies di mana-mana; 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.

energi panas bumi

Jenis sumber energi alternatif yang belum dijelajahi mengintai di perut dunia. Umat ​​manusia mengetahui kekuatan dan skala manifestasi alam. Kekuatan letusan satu gunung berapi tidak ada bandingannya dengan pembangkit listrik buatan manusia mana pun.

Sayangnya, orang masih tidak tahu bagaimana menggunakan energi raksasa ini untuk kebaikan, tetapi kehangatan alami Bumi atau energi panas bumi menarik perhatian para ilmuwan, karena ini adalah sumber daya yang tidak ada habisnya.

Diketahui bahwa planet kita setiap tahun memancarkan sejumlah besar panas internal, yang dikompensasi oleh peluruhan radioaktif isotop di kerak dunia. Ada dua jenis sumber energi panas bumi.

Kolam bawah tanah

Ini adalah kolam alami dengan campuran air panas atau uap-air - sumber hidrotermal atau uap-termal. Sumber daya dari sumber tersebut digali melalui lubang bor, kemudian energi tersebut digunakan untuk kebutuhan umat manusia.

batu

Panas dari batu panas dapat digunakan untuk memanaskan air. Untuk melakukan ini, ia dipompa ke cakrawala untuk digunakan lebih lanjut untuk tujuan energi.

Salah satu kelemahan dari jenis energi ini adalah konsentrasinya yang lemah.Namun, dalam kondisi di mana, saat menyelam untuk setiap 100 meter, suhu meningkat 30-40 derajat, penggunaan ekonomisnya dapat dipastikan.

Teknologi penggunaan energi ini di "daerah panas bumi" yang menjanjikan memiliki keunggulan yang jelas:

• cadangan yang tidak habis-habisnya;
• kebersihan ekologis;
• tidak adanya biaya yang besar untuk pengembangan sumber.

Perkembangan peradaban lebih lanjut tidak mungkin tanpa pengenalan teknologi baru di bidang energi. Di jalan ini ada tugas-tugas berat yang belum diselesaikan umat manusia.

Namun demikian, pengembangan arah ini memainkan peran penting, dan saat ini sudah ada peralatan yang secara signifikan dapat menghemat sumber daya.Sumber energi tradisional dan alternatif merupakan alternatif yang sangat baik untuk mereka. Untuk mengimplementasikan ide-ide seperti itu membutuhkan kesabaran, tangan yang terampil, serta beberapa keterampilan dan pengetahuan.

Desain sistem pemanas pada kolektor

Pertama-tama, kami akan membahas secara rinci perbedaan dalam struktur dan fungsi baterai dan kolektor.

Panel terdiri dari beberapa sel surya yang saling berhubungan pada bingkai yang terbuat dari bahan energi non-konduktif.

Konverter fotovoltaik adalah struktur yang cukup kompleks, yang merupakan semacam sandwich pelat dengan karakteristik dan tujuan yang berbeda.

Selain modul surya dan pengencang khusus, sistem ini terdiri dari elemen-elemen berikut:

• baterai, untuk penyimpanan energi;
• pengontrol yang akan memantau tingkat pengisian baterai;
• inverter - untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik.

Kolektor terdiri dari dua jenis: vakum dan datar.

Kolektor vakum terdiri dari tabung kaca berongga dengan tabung berdiameter lebih kecil di dalamnya yang berisi penyerap energi. Tabung yang lebih kecil terhubung ke pendingin. Di ruang bebas di antara mereka adalah ruang hampa yang menahan panas.

Prinsip pengoperasian kolektor surya

Kolektor pelat datar terdiri dari bingkai dan kaca yang diperkuat dengan lapisan penyerap foto. Lapisan penyerap terhubung ke tabung dengan pendingin.

Kedua sistem ini terdiri dari sirkuit pertukaran panas dan akumulator panas (tangki cair).

Dari tangki, air memasuki sistem pemanas menggunakan pompa. Untuk menghindari kehilangan panas, tangki harus diisolasi dengan baik.

Instalasi semacam itu harus ditempatkan di lereng selatan atap. Sudut kemiringan harus 30-45 derajat. Jika lokasi rumah atau struktur atap tidak memungkinkan untuk memasang panel surya di atap, maka Anda dapat memasangnya pada bingkai yang diperkuat khusus atau pada rak yang dipasang di dinding.

Jumlah energi matahari yang dilepaskan pada waktu yang berbeda dalam setahun sangat bervariasi. Nilai koefisien insolasi untuk tempat tinggal Anda dapat ditemukan di peta aktivitas matahari. Mengetahui koefisien insolasi, Anda dapat menghitung jumlah modul yang Anda butuhkan.

Misalnya, Anda mengonsumsi energi 8 kW/jam, insolasi rata-rata 2 kW/jam. Daya panel surya - 250 W (0,25 kW). Mari kita buat perhitungan: 8 / 2 / 0,25 \u003d 16 buah - ini adalah jumlah panel yang Anda perlukan.

Pabrik biogas

Gas tersebut terbentuk sebagai hasil dari pengolahan produk limbah unggas dan hewan. Sampah daur ulang digunakan untuk menyuburkan tanah di petak-petak rumah tangga.Proses ini didasarkan pada reaksi fermentasi yang melibatkan bakteri yang hidup di kotoran.

Kotoran sapi dianggap sebagai sumber biogas terbaik, meskipun kotoran dari burung atau ternak lain juga cocok.

Fermentasi terjadi tanpa akses oksigen, sehingga disarankan untuk menggunakan wadah tertutup, yang juga disebut bioreaktor. Reaksi diaktifkan jika massa dicampur secara berkala, untuk pekerjaan manual ini atau berbagai perangkat elektromekanis digunakan.

Juga perlu untuk menjaga suhu dalam instalasi dari 30 hingga 50 derajat untuk memastikan aktivitas bakteri mesofilik dan termofilik dan partisipasi mereka dalam reaksi.

Manufaktur konstruksi

Pabrik biogas paling sederhana adalah tong yang diaduk dengan penutup. Gas dari laras memasuki tangki melalui selang, lubang dibuat di tutupnya untuk tujuan ini. Desain ini menyediakan gas ke satu atau dua pembakar gas.

Untuk mendapatkan volume gas yang besar, digunakan bunker di atas tanah atau bawah tanah, yang terbuat dari beton bertulang. Dianjurkan untuk membagi seluruh wadah menjadi beberapa kompartemen agar reaksi terjadi dengan pergeseran waktu.

Wadah tidak terisi penuh dengan massa, sekitar 20 persen, sisa ruang berfungsi untuk mengumpulkan gas. Dua tabung terhubung ke tutup wadah, satu mengarah ke konsumen, dan yang lainnya ke segel air - wadah berisi air. Ini memastikan pemurnian dan pengeringan gas, gas berkualitas tinggi dipasok ke konsumen.

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.

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga surya di rumah

Pembangkit listrik tenaga surya adalah sistem yang terdiri dari panel, inverter, baterai dan pengontrol. Panel surya mengubah energi radiasi menjadi listrik (seperti yang disebutkan di atas). Arus searah memasuki pengontrol, yang mendistribusikan arus ke konsumen (misalnya, komputer atau penerangan). Inverter mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dan memberi daya pada sebagian besar peralatan listrik rumah tangga. Baterai menyimpan energi yang dapat digunakan pada malam hari.

Deskripsi Video

Contoh perhitungan yang baik menunjukkan berapa banyak panel yang dibutuhkan untuk menyediakan catu daya otonom, lihat video ini:

Bagaimana energi matahari digunakan untuk menghasilkan panas

Tata surya digunakan untuk pemanas air dan pemanas rumah. Mereka dapat memberikan panas (atas permintaan pemilik) bahkan ketika musim pemanasan berakhir, dan menyediakan rumah dengan air panas gratis. Perangkat paling sederhana adalah panel logam yang dipasang di atap rumah. Mereka mengumpulkan energi dan air hangat, yang bersirkulasi melalui pipa yang tersembunyi di bawahnya. Fungsi semua tata surya didasarkan pada prinsip ini, terlepas dari kenyataan bahwa mereka mungkin berbeda secara struktural satu sama lain.

Kolektor surya terdiri dari:

• tangki penyimpanan;
• stasiun pompa;
• pengontrol
• pipa;
• perlengkapan.

Menurut jenis konstruksi, kolektor datar dan vakum dibedakan.Yang pertama, bagian bawah ditutupi dengan bahan isolasi panas, dan cairan bersirkulasi melalui pipa kaca. Kolektor vakum sangat efisien karena kehilangan panas dijaga agar tetap minimum. Kolektor jenis ini tidak hanya menyediakan pemanas matahari untuk rumah pribadi - akan lebih mudah untuk menggunakannya untuk sistem air panas dan kolam pemanas.

Prinsip pengoperasian kolektor surya

Produsen panel surya populer

Paling sering, produk Yingli Green Energy dan Suntech Power Co. ditemukan di rak. Panel HiminSolar (Cina) juga populer. Panel surya mereka menghasilkan listrik bahkan dalam cuaca hujan.

Produksi baterai surya juga telah dilakukan oleh produsen dalam negeri. Perusahaan berikut melakukan ini:

• Hevel LLC di Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" di Zelenograd;
• Sun Shines (Sistem Pencahayaan Otonom LLC) di Moskow;
• JSC "Pabrik Ryazan Perangkat Logam-keramik";
• CJSC "Termotron-zavod" dan lainnya.

Anda selalu dapat menemukan opsi yang sesuai dengan harganya. Misalnya, di Moskow untuk panel surya untuk rumah, biayanya akan bervariasi dari 21.000 hingga 2.000.000 rubel. Biaya tergantung pada konfigurasi dan kekuatan perangkat.

Panel surya tidak selalu datar - ada beberapa model yang memfokuskan cahaya pada satu titik

Langkah-langkah Pemasangan Baterai

1. Untuk memasang panel, tempat yang paling terang dipilih - paling sering ini adalah atap dan dinding bangunan. Agar perangkat berfungsi seefisien mungkin, panel dipasang pada sudut tertentu ke cakrawala. Tingkat kegelapan wilayah juga diperhitungkan: benda-benda di sekitarnya yang dapat menciptakan bayangan (bangunan, pohon, dll.)
2. Panel dipasang menggunakan sistem pengikat khusus.
3. Kemudian modul dihubungkan ke baterai, pengontrol dan inverter, dan seluruh sistem disesuaikan.

Untuk pemasangan sistem, proyek pribadi selalu dikembangkan, yang memperhitungkan semua fitur situasi: bagaimana pemasangan akan dilakukan panel surya menyala atap rumah, harga dan syarat. Tergantung pada jenis dan ruang lingkup pekerjaan, semua proyek dihitung secara individual. Klien menerima pekerjaan dan menerima jaminan untuk itu.

Pemasangan panel surya harus dilakukan oleh para profesional dan sesuai dengan langkah-langkah keamanan.

Akibatnya - prospek pengembangan teknologi surya

Jika di Bumi operasi panel surya yang paling efisien terhalang oleh udara, yang sampai batas tertentu menyebarkan radiasi Matahari, maka di luar angkasa tidak ada masalah seperti itu. Para ilmuwan sedang mengembangkan proyek untuk satelit raksasa yang mengorbit dengan panel surya yang akan beroperasi 24 jam sehari. Dari mereka, energi akan ditransmisikan ke perangkat penerima tanah. Tapi ini masalah masa depan, dan untuk baterai yang ada, upaya diarahkan untuk meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi ukuran perangkat.

energi panas bumi

Jenis sumber energi alternatif yang belum dijelajahi mengintai di perut dunia. Umat ​​manusia mengetahui kekuatan dan skala manifestasi alam. Kekuatan letusan satu gunung berapi tidak ada bandingannya dengan pembangkit listrik buatan manusia mana pun.

Sayangnya, orang masih tidak tahu bagaimana menggunakan energi raksasa ini untuk kebaikan, tetapi kehangatan alami Bumi atau energi panas bumi menarik perhatian para ilmuwan, karena ini adalah sumber daya yang tidak ada habisnya.

Diketahui bahwa planet kita setiap tahun memancarkan sejumlah besar panas internal, yang dikompensasi oleh peluruhan radioaktif isotop di kerak dunia. Ada dua jenis sumber energi panas bumi.

Kolam bawah tanah

Ini adalah kolam alami dengan campuran air panas atau uap-air - sumber hidrotermal atau uap-termal. Sumber daya dari sumber tersebut digali melalui lubang bor, kemudian energi tersebut digunakan untuk kebutuhan umat manusia.

batu

Panas dari batu panas dapat digunakan untuk memanaskan air. Untuk melakukan ini, ia dipompa ke cakrawala untuk digunakan lebih lanjut untuk tujuan energi.

Salah satu kelemahan dari jenis energi ini adalah konsentrasinya yang lemah. Namun, dalam kondisi di mana, saat menyelam untuk setiap 100 meter, suhu meningkat 30-40 derajat, penggunaan ekonomisnya dapat dipastikan.

Teknologi penggunaan energi ini di "daerah panas bumi" yang menjanjikan memiliki keunggulan yang jelas:

• cadangan yang tidak habis-habisnya;
• kebersihan ekologis;
• tidak adanya biaya yang besar untuk pengembangan sumber.

Perkembangan peradaban lebih lanjut tidak mungkin tanpa pengenalan teknologi baru di bidang energi. Di jalan ini ada tugas-tugas berat yang belum diselesaikan umat manusia.

Namun demikian, pengembangan arah ini memainkan peran penting, dan saat ini sudah ada peralatan yang secara signifikan dapat menghemat sumber daya.Sumber energi tradisional dan alternatif merupakan alternatif yang sangat baik untuk mereka. Untuk mengimplementasikan ide-ide seperti itu membutuhkan kesabaran, tangan yang terampil, serta beberapa keterampilan dan pengetahuan.

Jenis-jenis energi alternatif

Tergantung pada sumber energi, yang, sebagai hasil transformasi, memungkinkan seseorang untuk menerima energi listrik dan panas yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, energi alternatif diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yang menentukan metode pembangkitannya dan jenis instalasi yang melayani ini.

Energi matahari

Energi matahari didasarkan pada konversi energi matahari, yang menghasilkan energi listrik dan panas.

Produksi energi listrik didasarkan pada proses fisik yang terjadi dalam semikonduktor di bawah pengaruh sinar matahari, produksi energi panas didasarkan pada sifat-sifat cairan dan gas.

Untuk menghasilkan energi listrik, pembangkit listrik tenaga surya selesai, yang dasarnya adalah baterai surya (panel) yang dibuat berdasarkan kristal silikon.

Dasar dari instalasi termal adalah kolektor surya, di mana energi matahari diubah menjadi energi panas pendingin.

Kekuatan instalasi semacam itu tergantung pada jumlah dan kekuatan masing-masing perangkat yang merupakan bagian dari stasiun termal dan surya.

Energi angin

Energi angin didasarkan pada konversi energi kinetik massa udara menjadi energi listrik yang digunakan oleh konsumen.

Dasar dari turbin angin adalah generator angin Generator angin berbeda dalam parameter teknis, dimensi dan desain keseluruhan: dengan sumbu rotasi horizontal dan vertikal, berbagai jenis dan jumlah bilah, serta lokasinya (darat, laut, dll. ).

kekuatan air

Tenaga air didasarkan pada konversi energi kinetik massa air menjadi energi listrik, yang juga digunakan oleh manusia untuk keperluannya sendiri.

Obyek jenis ini meliputi pembangkit listrik tenaga air dengan berbagai kapasitas yang dipasang di sungai dan badan air lainnya. Dalam instalasi seperti itu, di bawah pengaruh aliran air alami, atau dengan membuat bendungan, air bekerja pada bilah turbin yang menghasilkan listrik. Turbin air adalah dasar dari pembangkit listrik tenaga air.

Cara lain untuk memperoleh energi listrik dengan mengkonversi energi air adalah penggunaan energi pasang surut, melalui pembangunan stasiun pasang surut. Pengoperasian instalasi tersebut didasarkan pada penggunaan energi kinetik air laut selama pasang surut yang terjadi di laut dan samudera di bawah pengaruh benda-benda tata surya.

Kehangatan bumi

Energi panas bumi didasarkan pada konversi panas yang dipancarkan oleh permukaan bumi, baik di tempat-tempat di mana air panas bumi dilepaskan (daerah berbahaya secara seismik), dan di daerah lain di planet kita.

Untuk penggunaan air panas bumi, instalasi khusus digunakan, di mana panas internal bumi diubah menjadi energi panas dan listrik.

Menggunakan pompa panas memungkinkan Anda mendapatkan panas dari permukaan bumi, terlepas dari lokasinya. Karyanya didasarkan pada sifat-sifat cairan dan gas, serta hukum termodinamika.

bahan bakar nabati

Jenis biofuel berbeda dalam cara mereka diperoleh, keadaan agregasi mereka (cair, padat, gas) dan jenis penggunaan.Indikator yang menyatukan semua jenis bahan bakar nabati adalah bahwa basis produksinya adalah produk organik, melalui pemrosesan yang diperoleh energi listrik dan panas.

Jenis biofuel padat adalah kayu bakar, briket atau pelet bahan bakar, yang berbentuk gas adalah biogas dan biohidrogen, dan yang cair adalah bioetanol, biomethanol, biobutanol, dimetil eter dan biodiesel.

Pro dan kontra dari pembangkit listrik tenaga surya

Keuntungan:

• Energi matahari merupakan sumber energi terbarukan. Pada saat yang sama, ini tersedia untuk umum dan gratis.
• Instalasi surya cukup aman untuk digunakan.
• Pembangkit listrik semacam itu sepenuhnya otonom.
• Mereka ekonomis dan memiliki periode pengembalian yang cepat. Biaya utama terjadi hanya untuk peralatan yang diperlukan dan membutuhkan investasi minimal di masa depan.
• Fitur pembeda lainnya adalah stabilitas dalam bekerja. Praktis tidak ada lonjakan listrik di stasiun semacam itu.
• Mereka tidak aneh dalam perawatan dan cukup mudah digunakan.
• Juga, untuk peralatan SES, karakteristik periode operasi yang panjang adalah karakteristik.

Kekurangan:

• Sebagai sumber energi, tata surya sangat sensitif terhadap iklim, kondisi cuaca, dan waktu. Pembangkit listrik seperti itu tidak akan beroperasi secara efisien dan produktif pada malam hari atau pada hari berawan.
• Produktivitas lebih rendah di garis lintang dengan musim yang kuat. Mereka paling efektif di daerah di mana jumlah hari cerah per tahun paling dekat dengan 100%.
• Biaya peralatan yang sangat tinggi dan tidak dapat diakses untuk instalasi surya.
• Perlunya pembersihan panel dan permukaan secara berkala dari kontaminasi.Jika tidak, lebih sedikit radiasi yang diserap dan produktivitas turun.
• Peningkatan suhu udara yang signifikan di dalam pembangkit listrik.
• Kebutuhan untuk menggunakan medan dengan area yang sangat luas.
• Kesulitan lebih lanjut dalam proses pembuangan komponen tanaman, khususnya fotosel, setelah akhir masa pakainya.

Seperti di bidang industri mana pun, pemrosesan dan konversi energi surya memiliki kekuatan dan kelemahannya sendiri.

Sangat penting bahwa keuntungan menutupi kerugian, dalam hal ini pekerjaan akan dibenarkan.

Saat ini, sebagian besar pengembangan di industri ini ditujukan untuk mengoptimalkan dan meningkatkan fungsi dan penggunaan metode yang ada dan mengembangkan metode baru yang lebih aman dan produktif.

Kemanfaatan menggunakan tata surya

Tata surya - kompleks untuk mengubah energi radiasi matahari menjadi energi panas, yang kemudian ditransfer ke penukar panas untuk memanaskan pendingin sistem pemanas atau pasokan air.

Efisiensi instalasi termal matahari tergantung pada insolasi matahari - jumlah energi yang diterima selama satu hari cahaya per 1 meter persegi permukaan yang terletak pada sudut 90 ° relatif terhadap arah sinar matahari. Nilai pengukuran indikator adalah kWh / sq.m, nilai parameter bervariasi tergantung pada musim.

Tingkat rata-rata insolasi matahari untuk wilayah iklim kontinental sedang adalah 1000-1200 kWh/sq.m (per tahun). Jumlah matahari merupakan parameter penentu untuk menghitung kinerja tata surya.

Penggunaan sumber energi alternatif memungkinkan Anda untuk memanaskan rumah, mendapatkan air panas tanpa biaya energi tradisional - secara eksklusif melalui radiasi matahari

Memasang sistem pemanas surya adalah pekerjaan yang mahal. Agar pengeluaran modal dapat membenarkan diri mereka sendiri, diperlukan perhitungan sistem yang akurat dan kepatuhan terhadap teknologi instalasi.

Contoh. Nilai rata-rata insolasi matahari untuk Tula di tengah musim panas adalah 4,67 kV / sq.m * hari, asalkan panel sistem dipasang pada sudut 50 °. Kinerja kolektor surya dengan luas 5 sq.m dihitung sebagai berikut: 4,67 * 4 = 18,68 kW panas per hari. Volume ini cukup untuk memanaskan 500 liter air dari suhu 17°C menjadi 45°C.

Seperti yang diperlihatkan oleh praktik, ketika menggunakan instalasi surya, pemilik pondok di musim panas dapat sepenuhnya beralih dari pemanas air listrik atau gas ke metode surya

Berbicara tentang kelayakan memperkenalkan teknologi baru, penting untuk mempertimbangkan fitur teknis dari kolektor surya tertentu. Beberapa mulai dengan 80W/sq.m energi matahari, yang lain mulai dengan 20W/sq.m

Bahkan di iklim selatan, menggunakan sistem pengumpul hanya untuk pemanasan tidak akan membuahkan hasil. Jika instalasi digunakan secara eksklusif di musim dingin dengan kekurangan sinar matahari, maka biaya peralatan tidak akan ditanggung bahkan selama 15-20 tahun.

Untuk menggunakan kompleks surya seefisien mungkin, itu harus dimasukkan dalam sistem pasokan air panas. Bahkan di musim dingin, kolektor surya akan memungkinkan Anda untuk "memotong" tagihan energi untuk pemanas air hingga 40-50%.

Menurut para ahli, untuk keperluan rumah tangga, tata surya terbayar dalam waktu sekitar 5 tahun.Dengan kenaikan harga listrik dan gas, periode pengembalian kompleks akan berkurang

Selain manfaat ekonomi, "pemanas surya" memiliki keunggulan tambahan:

1. Keramahan lingkungan. Mengurangi emisi karbon dioksida. Selama setahun, 1 meter persegi kolektor surya mencegah 350-730 kg pertambangan memasuki atmosfer.
2. Estetika. Ruang mandi atau dapur yang ringkas dapat dihemat dari ketel besar atau pemanas air gas.
3. Daya tahan. Pabrikan mengklaim bahwa jika teknologi instalasi diikuti, kompleks akan bertahan sekitar 25-30 tahun. Banyak perusahaan memberikan jaminan hingga 3 tahun.

Argumen menentang penggunaan energi matahari: musim yang diucapkan, ketergantungan pada cuaca dan investasi awal yang tinggi.

Karakteristik numerik radiasi matahari

Ada indikator seperti konstanta matahari. Nilainya adalah 1367 watt. Ini adalah jumlah energi per 1 sq.m. planet bumi. Itu hanya sekitar 20-25% lebih sedikit energi yang mencapai permukaan bumi karena atmosfer. Oleh karena itu, nilai energi matahari per meter persegi, misalnya di ekuator adalah 1020 watt. Dan saya memperhitungkan perubahan siang dan malam, perubahan sudut matahari di atas cakrawala, angka ini berkurang sekitar 3 kali lipat.

Tapi dari mana energi ini berasal? Para ilmuwan pertama kali mulai menangani masalah ini pada abad ke-19, dan versinya sangat berbeda. Saat ini, sebagai hasil dari sejumlah besar penelitian, diketahui secara andal bahwa sumber energi matahari adalah reaksi transformasi 4 atom hidrogen menjadi inti helium. Sebagai hasil dari proses ini, sejumlah besar energi dilepaskan. Misalnya, energi yang dilepaskan selama transformasi 1 gr.hidrogen sebanding dengan energi yang dilepaskan selama pembakaran 15 ton bensin.

Pompa panas untuk pemanas rumah

Pompa panas menggunakan semua sumber energi alternatif yang tersedia. Mereka mengambil panas dari air, udara, tanah. Dalam jumlah kecil, panas ini ada bahkan di musim dingin, jadi pompa panas mengumpulkannya dan mengarahkannya untuk memanaskan rumah.

Pompa panas juga menggunakan sumber energi alternatif - panas bumi, air dan udara

Prinsip operasi

Mengapa pompa panas begitu menarik? Fakta bahwa setelah menghabiskan 1 kW energi untuk pemompaannya, dalam kasus terburuk, Anda akan menerima 1,5 kW panas, dan implementasi yang paling sukses dapat menghasilkan hingga 4-6 kW. Dan ini tidak bertentangan dengan hukum kekekalan energi dengan cara apa pun, karena energi dihabiskan bukan untuk mendapatkan panas, tetapi tidak untuk memompanya. Jadi tidak ada inkonsistensi.

Skema pompa panas untuk penggunaan sumber energi alternatif

Pompa panas memiliki tiga sirkuit kerja: dua eksternal dan internal, serta evaporator, kompresor, dan kondensor. Skema bekerja seperti ini:

• Pendingin bersirkulasi di sirkuit primer, yang mengambil panas dari sumber potensial rendah. Itu bisa diturunkan ke air, dikubur di tanah, atau bisa mengambil panas dari udara. Suhu tertinggi yang dapat dicapai di sirkuit ini adalah sekitar 6°C.
• Sirkuit internal mengedarkan media pemanas dengan titik didih yang sangat rendah (biasanya 0°C). Ketika dipanaskan, refrigeran menguap, uap memasuki kompresor, di mana ia dikompresi ke tekanan tinggi. Selama kompresi, panas dilepaskan, uap refrigeran dipanaskan hingga suhu rata-rata +35 °C hingga +65 °C.
• Di kondensor, panas dipindahkan ke pendingin dari sirkuit pemanas ketiga. Uap pendingin dikondensasikan, selanjutnya masuk ke evaporator. Dan kemudian siklus itu berulang.

Sirkuit pemanas paling baik dilakukan dalam bentuk lantai yang hangat. Suhu adalah yang terbaik untuk ini. Sistem radiator akan membutuhkan terlalu banyak bagian, yang jelek dan tidak menguntungkan.

Sumber energi panas alternatif: di mana dan bagaimana mendapatkan panas

Tetapi kesulitan terbesar disebabkan oleh perangkat sirkuit eksternal pertama, yang mengumpulkan panas. Karena sumbernya berpotensi rendah (ada sedikit panas di bagian bawah), diperlukan area yang luas untuk mengumpulkannya dalam jumlah yang cukup. Ada empat jenis kontur:

• Cincin diletakkan di pipa air dengan pendingin. Badan air bisa berupa apa saja - sungai, kolam, danau. Syarat utamanya adalah ia tidak boleh membeku bahkan di salju yang paling parah. Pompa yang memompa panas keluar dari sungai bekerja lebih efisien; lebih sedikit panas yang ditransfer dalam air yang tergenang. Sumber panas seperti itu paling mudah diterapkan - lempar pipa, ikat beban. Hanya ada kemungkinan besar kerusakan yang tidak disengaja.

• Medan termal dengan pipa terkubur di bawah kedalaman beku. Dalam hal ini, hanya ada satu kelemahan - volume besar pekerjaan tanah. Kita harus membuang tanah di area yang luas, dan bahkan hingga kedalaman yang kokoh.

• Penggunaan suhu panas bumi. Sejumlah sumur yang sangat dalam dibor, dan sirkuit pendingin diturunkan ke dalamnya. Apa yang baik tentang opsi ini adalah bahwa itu membutuhkan sedikit ruang, tetapi tidak di mana-mana dimungkinkan untuk mengebor hingga sangat dalam, dan layanan pengeboran menghabiskan banyak biaya. Namun, Anda dapat membuat rig pengeboran sendiri, tetapi pekerjaannya masih tidak mudah.

• Ekstraksi panas dari udara.Beginilah cara AC dengan kemungkinan pemanasan bekerja - mereka mengambil panas dari udara "tempel". Bahkan pada suhu di bawah nol, unit seperti itu bekerja, meskipun pada minus yang tidak terlalu "dalam" - hingga -15 ° C. Untuk membuat pekerjaan lebih intensif, Anda dapat menggunakan panas dari lubang ventilasi. Lemparkan beberapa sling dengan cairan pendingin di sana dan pompa panas dari sana.

Kerugian utama dari pompa kalor adalah tingginya harga pompa itu sendiri, dan pemasangan bidang pengumpulan panas tidak murah. Dalam hal ini, Anda dapat menghemat uang dengan membuat pompa sendiri dan juga meletakkan kontur dengan tangan Anda sendiri, tetapi jumlahnya akan tetap besar. Keuntungannya adalah pemanasan akan menjadi murah dan sistem akan beroperasi untuk waktu yang lama.

jenis

Saat ini, berbagai jenis panel surya semakin populer. Pada pandangan pertama, tampaknya semua modul surya adalah sama: sejumlah besar sel surya kecil saling berhubungan dan ditutupi dengan film transparan. Namun, pada kenyataannya, semua modul berbeda dalam hal daya, desain, dan ukuran. Dan saat ini, produsen telah membagi tata surya menjadi dua jenis utama: silikon dan film.

Untuk keperluan rumah tangga, dipasang panel surya dengan fotosel silikon. Mereka adalah yang paling populer di pasar. Dari mana tiga jenis juga dapat dibedakan - ini adalah polikristalin, kristal tunggal, mereka telah dijelaskan secara lebih rinci dalam artikel, dan amorf, yang akan kita bahas lebih detail.

Amorf - juga dibuat berdasarkan silikon, tetapi, selain itu, mereka juga memiliki struktur elastis yang fleksibel. Tetapi mereka tidak terbuat dari kristal silikon, tetapi dari silan - nama lain untuk hidrogen silikon. Dari fitur modul amorf, seseorang dapat mencatat efisiensi yang sangat baik bahkan dalam cuaca berawan dan kemampuan untuk mengulangi permukaan apa pun.Tetapi efisiensinya jauh lebih rendah - hanya 5%.

Jenis panel surya kedua - film, diproduksi berdasarkan beberapa zat.

• Kadmium - panel semacam itu dikembangkan kembali pada tahun 70-an abad terakhir dan digunakan di luar angkasa. Namun saat ini kadmium juga digunakan dalam produksi pembangkit listrik tenaga surya industri dan domestik.
• Modul berdasarkan CIGS semikonduktor - dikembangkan dari selenida tembaga, indium dan panel film. Indium juga banyak digunakan dalam pembuatan monitor kristal cair.
• Polimer - juga digunakan dalam produksi modul film surya. Ketebalan satu panel sekitar 100 nm, tetapi efisiensinya tetap pada tingkat 5%. Tetapi dari kelebihannya dapat dicatat bahwa sistem seperti itu memiliki harga yang terjangkau dan tidak memancarkan zat berbahaya ke atmosfer.

Tetapi juga saat ini, model portabel yang tidak terlalu besar ada di pasaran. Mereka dirancang khusus untuk digunakan selama kegiatan di luar ruangan. Seringkali, panel surya semacam itu digunakan untuk mengisi ulang perangkat portabel: gadget kecil, ponsel, kamera, dan camcorder.

Modul portabel dibagi menjadi empat jenis.

• Daya rendah - berikan biaya minimum, yang cukup untuk mengisi ulang ponsel.
• Fleksibel - dapat dilipat menjadi gulungan dan memiliki bobot yang kecil, karena ini, dan karena popularitas besar di kalangan wisatawan dan pelancong.
• Tetap pada substrat - mereka memiliki bobot yang jauh lebih besar, sekitar 7-10 kg dan, karenanya, memberikan lebih banyak energi. Modul semacam itu dirancang khusus untuk digunakan dalam perjalanan mobil jarak jauh, dan juga dapat digunakan untuk memasok sebagian energi secara mandiri ke rumah pedesaan.
• Universal - sangat diperlukan untuk hiking, perangkat ini memiliki beberapa adaptor untuk pengisian simultan berbagai perangkat, beratnya bisa mencapai 1,5 kg.

Apakah cocok untuk rumah biasa?

• Untuk keperluan rumah tangga, energi surya merupakan jenis energi yang menjanjikan.
• Sebagai sumber energi listrik untuk bangunan tempat tinggal, pembangkit listrik tenaga surya digunakan, yang diproduksi oleh perusahaan industri di Rusia dan luar negeri. Instalasi dikeluarkan berbagai daya dan satu set lengkap.
• Penggunaan pompa panas - akan menyediakan bangunan tempat tinggal dengan air panas, memanaskan air di kolam, memanaskan pendingin di sistem pemanas atau udara di dalam bangunan.
• Kolektor surya - dapat digunakan dalam sistem pemanas rumah dan air panas. Lebih efisien, dalam hal ini kolektor tabung vakum.