لمحة موجزة عن الأنواع الرئيسية لصناعة الطاقة الكهربائية البديلة. الخصائص البيئية لمصادر الطاقة البديلة
من أجل وجود طبيعي وكامل ، يحتاج الشخص الحديث إلى الطاقة. بدون الطاقة ، لن نتمكن من تدفئة منازلنا في الشتاء ، ولن نكون قادرين على إنتاج العديد من المنتجات والأشياء ، والتي بدونها لا يمكن تصور حياتنا. تقليديا ، اعتادت البشرية على تلقي الطاقة من مصادر غير متجددة ، على سبيل المثال ، الغاز أو حقول النفط. ومع ذلك ، فإن المصادر غير المتجددة تسمى كذلك لأنه سيتم استنفاد إمداداتها عاجلاً أو آجلاً ، وسيجد الناس أنفسهم في موقف حرج ، ما لم ، بالطبع ، لم يستعدوا لمثل هذا التطور للأحداث في الوقت المناسب ، وتخصيص الوقت و الموارد لتطوير مثل هذه الصناعة العلمية والتقنية الهامة كبديل للطاقة.
اتجاهات الطاقة غير التقليدية
يمكن للبشرية استخدام طاقة الشمس والرياح وطاقة المد والجزر والطاقة الحرارية الأرضية وغيرها من مصادر الطاقة غير التقليدية كمصادر للطاقة المتجددة. كل مصادر الطاقة هذه تستكشف بعمق أنواعًا مختلفة من الطاقة البديلة.
طاقة شمسية
يعتمد هذا الاتجاه للطاقة غير التقليدية على استخدام الطاقة الشمسية ، والتي تتمثل مزاياها الرئيسية في عدم استنفادها ، وعدم وجود انبعاثات ضارة أثناء إنتاج الطاقة وتوافرها. وأحد العوامل المعقدة في تطبيقه هو اعتماد كمية الطاقة الشمسية القادمة إلى الأرض على الطقس والوقت من اليوم والوقت من العام ، مما يجعل من الصعب استخدام الطاقة الشمسية في المناطق ذات الإشعاع الشمسي المنخفض. للتغلب على هذا العامل ، يتم استخدام البطاريات.
الطاقة الحرارية الأرضية
ينصب تركيز هذا النوع من الطاقة غير التقليدية على حرارة أعماق الأرض ، والتي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية في محطات خاصة أو ، في بعض الحالات ، تُستخدم مباشرة لتدفئة المباني. من أجل الوصول إلى الحرارة في أحشاء الأرض ، في أغلب الأحيان ، من الضروري حفر الآبار. هذه الطريقة لتوليد الطاقة فعالة بشكل خاص في الأماكن التي تكون فيها المياه الساخنة قريبة جدًا من سطح الأرض.
قوة الرياح
مصدر آخر للطاقة لا ينضب هو الرياح. يسمى اتجاه الطاقة ، الذي يحول طاقة الرياح إلى أنواع أخرى من الطاقة ، طاقة الرياح. تستخدم محطات طاقة الرياح بنشاط من قبل الدول المتقدمة للحصول على أنواع الطاقة المطلوبة. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم الآن الحصول على ما يقرب من 10 في المائة من احتياجات الطاقة في أوروبا بمساعدة طاقة الرياح ، وفي غضون خمسة عشر عامًا ، وفقًا لتوقعات الخبراء ، ستكون الطاقة التي تستخدمها الدول الأوروبية ربع طاقة الرياح.
طاقة الوقود الحيوي
يشارك هذا النوع من الطاقة غير التقليدية في دراسة توليد الطاقة من المواد الخام البيولوجية (السيقان وأجزاء أخرى من النباتات ، فضلات الحيوانات ، إلخ.)
طاقة الأمواج
هذا الاتجاه للطاقة غير التقليدية يطور مصدرًا متجددًا مثيرًا للاهتمام مثل طاقة الأمواج.
آفاق الطاقة غير التقليدية
تتطور جميع مجالات الطاقة غير التقليدية بنشاط في العديد من البلدان. ومع ذلك ، في تلك البلدان التي تقدم دعمًا حكوميًا - تشريعيًا واقتصاديًا - شاملًا للبحث والتطوير وتنفيذ طرق بديلة للحصول على الطاقة ، كانت النتائج مثيرة للإعجاب بشكل خاص. في البلدان المتقدمة ، تتزايد حصة مصادر الطاقة المتجددة باستمرار ، مما يجعل من الممكن في كثير من الحالات توفير أنواع الطاقة التقليدية بشكل كبير ، وفي بعض الحالات استبدالها بالكامل.
الآن ، تستخدم المحطات الفضائية طاقة الشمس لتشغيل أنظمة مهمة ، يتم بناء محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية بنشاط في العديد من البلدان ، عند تصميم وبناء المنازل ، يضع المهندسون المعماريون في البداية إمكانية استخدام مصادر الطاقة المتجددة. في المستقبل القريب ، يخطط العلماء لتنفيذ مشاريع علمية وتقنية جريئة ومثيرة للاهتمام ، مثل بناء محطات الطاقة الشمسية عند خط الاستواء في العالم.
لذا ، فإن آفاق تطوير الطاقة غير التقليدية هائلة ، والانتقال الكامل إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة سيغير عالمنا.
الطاقة البديلة هي نوع من شريان الحياة للبشرية في المستقبل. يعتمد التطوير الإضافي لحضارتنا بشكل مباشر على مدى إتقاننا لمصادر الطاقة المتجددة. هذا هو السبب في أن جميع البلدان المتقدمة للغاية تسعى جاهدة لدعم البحث في هذا المجال ، لتنفيذ المشاريع القائمة على استخدام الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو غيرها من الطاقة المتجددة من أجل التخلي جزئيًا أو كليًا عن مصادر الطاقة التقليدية ، للحصول على الاستقلال الذي طال انتظاره عن غير -موارد متجددة.
سيساعد الانتقال النشط إلى استخدام الطاقات المتجددة النظيفة البشرية على التغيير النوعي وتحسين الحياة على هذا الكوكب.
احتياطيات الوقود الطبيعي ليست غير محدودة ، وأسعار الطاقة في تزايد مستمر. موافق ، سيكون من الجيد استخدام مصادر طاقة بديلة بدلاً من مصادر الطاقة التقليدية ، حتى لا تعتمد على موردي الغاز والكهرباء في منطقتك. لكنك لا تعرف من أين تبدأ؟
سنساعدك في معرفة المصادر الرئيسية للطاقة المتجددة - في هذه المقالة ، نظرنا في أفضل التقنيات البيئية. الطاقة البديلة قادرة على استبدال مصادر الطاقة المعتادة: بيديك يمكنك ترتيب تركيب فعال للغاية لإنتاجها.
في مقالتنا ، يتم النظر في طرق بسيطة لتجميع المضخة الحرارية ومولد الرياح والألواح الشمسية ، ويتم اختيار الرسوم التوضيحية للصور للمراحل الفردية للعملية. من أجل الوضوح ، يتم تزويد المواد بمقاطع فيديو حول تصنيع منشآت صديقة للبيئة.
ستعمل "التقنيات الخضراء" على تقليل تكاليف المنزل بشكل كبير من خلال استخدام مصادر مجانية تقريبًا.
منذ العصور القديمة ، استخدم الناس الآليات والأجهزة في الحياة اليومية ، والتي كان عملها يهدف إلى تحويل قوى الطبيعة إلى طاقة ميكانيكية. الطواحين المائية وطواحين الهواء هي أمثلة رئيسية على ذلك.
مع ظهور الكهرباء ، أتاح وجود المولد تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
طاحونة المياه هي سابقة المضخة الأوتوماتيكية ، والتي لا تتطلب وجودًا بشريًا للقيام بالمهمة. تدور العجلة تلقائيًا تحت ضغط الماء وتسحب الماء من تلقاء نفسها
اليوم ، يتم توليد قدر كبير من الطاقة عن طريق مزارع الرياح ومحطات الطاقة الكهرومائية. بالإضافة إلى الرياح والمياه ، يمكن للناس الوصول إلى مصادر مثل الوقود الحيوي ، وطاقة باطن الأرض ، وضوء الشمس ، وطاقة السخانات والبراكين ، وقوة المد والجزر.
في الحياة اليومية ، تُستخدم الأجهزة التالية على نطاق واسع للحصول على الطاقة المتجددة:
التكلفة العالية لكل من الأجهزة نفسها وأعمال التثبيت توقف الكثير من الناس في طريقهم للحصول على طاقة مجانية على ما يبدو.
يمكن أن يصل الاسترداد إلى 15-20 سنة ، لكن هذا ليس سببًا لحرمان نفسك من الآفاق الاقتصادية. كل هذه الأجهزة يمكن تصنيعها وتركيبها بنفسك.
عند اختيار مصدر للطاقة البديلة ، فأنت بحاجة إلى التركيز على مدى توفره ، ومن ثم سيتم تحقيق الحد الأقصى من الطاقة بأقل قدر من الاستثمار
الألواح الشمسية ذاتية الصنع
تكلف الألواح الشمسية الجاهزة الكثير من المال ، لذلك لا يستطيع الجميع شرائها وتثبيتها. إذا قمت بإنشاء اللوحة بنفسك ، فيمكن تقليل التكاليف بمقدار 3-4 مرات.
قبل أن تبدأ في بناء لوح شمسي ، عليك أن تعرف كيف يعمل كل شيء.
معرض الصور
مبدأ نظام تزويد الطاقة الشمسية
سيسمح لك فهم الغرض من كل عنصر من عناصر النظام بتخيل عمله ككل.
المكونات الرئيسية لأي نظام طاقة شمسية هي:
- الألواح الشمسية.هذا مركب من العناصر المتصلة في كل واحد يحول ضوء الشمس إلى تيار من الإلكترونات.
- بطاريات.لن يكون المرء كافيًا لفترة طويلة ، لذلك يمكن للنظام أن يعد عشرات من هذه الأجهزة. يتم تحديد عدد البطاريات حسب الطاقة المستهلكة. يمكن زيادة عدد بطاريات التخزين في المستقبل عن طريق إضافة العدد المطلوب من الألواح الشمسية إلى النظام ؛
- تحكم شحن الطاقة الشمسية.هذا الجهاز مطلوب لضمان الشحن العادي للبطارية. والغرض الرئيسي منه هو منع إعادة الشحن المتكرر للبطارية.
- العاكس... جهاز مطلوب لتحويل التيار. توفر البطاريات تيارًا منخفضًا الجهد ، ويقوم العاكس بتحويله إلى الجهد العالي المطلوب للوظيفة - طاقة الخرج. بالنسبة للمنزل ، سيكون العاكس بقدرة خرج من 3-5 كيلو واط كافياً.
الميزة الرئيسية للألواح الشمسية هي أنها لا تستطيع توليد تيارات عالية الجهد. عنصر منفصل في النظام قادر على توليد تيار بجهد 0.5-0.55 فولت. بطارية شمسية واحدة قادرة على توليد تيار بجهد 18-21 فولت ، وهو ما يكفي لشحن بطارية 12 فولت.
إذا كان من الأفضل شراء العاكس والبطاريات ووحدة التحكم في الشحن الجاهزة ، فمن الممكن تمامًا صنع الألواح الشمسية بنفسك.
سيساعد جهاز التحكم عالي الجودة والاتصال الصحيح في الحفاظ على أداء البطاريات واستقلالية المحطة الشمسية بأكملها لأطول فترة ممكنة
تصنيع الخلايا الشمسية
لتصنيع بطارية ، من الضروري شراء الخلايا الشمسية على أساس أحادي أو متعدد البلورات. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن عمر خدمة البلورات المتعددة أقصر بكثير من عمر البلورات المفردة.
بالإضافة إلى أن كفاءة البلورات المتعددة لا تزيد عن 12٪ ، بينما يصل هذا الرقم للبلورات المفردة إلى 25٪. من أجل صنع لوحة شمسية واحدة ، تحتاج إلى شراء 36 عنصرًا على الأقل من هذه العناصر.
يتم تجميع البطارية الشمسية من وحدات. تحتوي كل وحدة منزلية على 30 أو 36 أو 72 قطعة. العناصر المتصلة في سلسلة بمصدر طاقة بجهد أقصى يبلغ حوالي 50 فولت
الخطوة # 1 - تجميع علبة الألواح الشمسية
يبدأ العمل في تصنيع العلبة ، وسيتطلب ذلك المواد التالية:
- قضبان خشبية
- خشب رقائقي
- شبكي
يجب قطع الجزء السفلي من العلبة من الخشب الرقائقي وإدخاله في إطار مصنوع من قضبان بسمك 25 مم. يتم تحديد حجم القاع بعدد الخلايا الشمسية وحجمها.
على طول محيط الإطار بالكامل في قضبان بخطوة من 0.15 إلى 0.2 متر ، من الضروري حفر ثقوب بقطر 8-10 مم. وهي مطلوبة لمنع ارتفاع درجة حرارة خلايا البطارية أثناء التشغيل.
الثقوب المصنوعة بشكل صحيح بخطوة من 0.15-0.20 متر ستحمي عناصر الألواح الشمسية من الحرارة الزائدة وتضمن التشغيل المستقر للنظام
الخطوة # 2 - توصيل عناصر الألواح الشمسية
حسب حجم العلبة ، من الضروري قطع الركيزة للخلايا الشمسية من اللوح الليفي باستخدام سكين كتابي. عند تثبيته ، من الضروري أيضًا توفير فتحات تهوية مرتبة كل 5 سم بطريقة متداخلة مربعة. يجب طلاء الجسم النهائي وتجفيفه مرتين.
ضع الخلايا الشمسية رأسًا على عقب على ركيزة من اللوح الليفي وغير مجندة. إذا لم تكن المنتجات النهائية مجهزة بالفعل بموصلات ملحومة ، فسيتم تبسيط العمل إلى حد كبير. ومع ذلك ، يجب إجراء عملية إزالة اللحام في أي حال.
يجب أن نتذكر أن اتصال العناصر يجب أن يكون متسقًا. في البداية ، يجب توصيل العناصر في صفوف ، وعندها فقط يجب دمج الصفوف النهائية في مجمع من خلال الانضمام إلى الحافلات الحاملة للتيار.
عند الانتهاء ، يجب قلب العناصر ووضعها كما هو متوقع وتثبيتها في مكانها بالسيليكون.
يجب تثبيت كل عنصر بشكل آمن على الركيزة باستخدام شريط أو سيليكون ، وهذا سوف يتجنب الضرر غير المرغوب فيه في المستقبل
ثم تحتاج إلى التحقق من قيمة جهد الخرج. تقريبًا ، يجب أن يكون في حدود 18-20 فولت. الآن يجب تشغيل البطارية لعدة أيام ، تحقق من القدرة على شحن البطاريات. فقط بعد التحقق من قابلية التشغيل يتم إغلاق المفاصل.
الخطوة # 3 - تجميع نظام إمداد الطاقة
بعد التأكد من الوظيفة التي لا تشوبها شائبة ، يمكنك تجميع نظام إمداد الطاقة. يجب إخراج أسلاك اتصال الإدخال والإخراج للتوصيل اللاحق للجهاز.
يجب قطع الغطاء من زجاج شبكي وتثبيته بمسامير ذاتية التنصت على جوانب العلبة من خلال الثقوب المحفورة مسبقًا.
بدلاً من الخلايا الشمسية لتصنيع البطارية ، يمكنك استخدام دائرة الصمام الثنائي مع الثنائيات D223B. لوحة مكونة من 36 صمامًا ثنائيًا متصلة بالسلسلة قادرة على توصيل جهد 12 فولت.
يجب أولاً نقع الثنائيات في الأسيتون لإزالة الطلاء. احفر ثقوبًا في اللوحة البلاستيكية وأدخل الثنائيات وافكها. يجب وضع اللوحة النهائية في غلاف شفاف ومحكم الإغلاق.
تضمن الألواح الشمسية المثبتة والموجهة بشكل صحيح أقصى قدر من كفاءة الطاقة الشمسية وسهولة الصيانة
القواعد الأساسية لتركيب الألواح الشمسية
تعتمد كفاءة النظام بأكمله إلى حد كبير على التركيب الصحيح للبطارية الشمسية.
أثناء التثبيت ، يجب مراعاة المعلمات المهمة التالية:
- تظليل.إذا كانت البطارية في ظل الأشجار أو الهياكل الأعلى ، فلن تعمل بشكل طبيعي فحسب ، بل قد تفشل أيضًا.
- توجيه.لتعظيم أشعة الشمس على الخلايا الضوئية ، يجب توجيه البطارية نحو الشمس. إذا كنت تعيش في نصف الكرة الشمالي ، فيجب أن تكون اللوحة موجهة إلى الجنوب ، وإذا كنت في نصف الكرة الجنوبي ، فعندئذٍ العكس.
- يميل.يتم تحديد هذه المعلمة من خلال الموقع الجغرافي. يوصي الخبراء بتثبيت اللوحة بزاوية تساوي خط العرض الجغرافي.
- التوفر.من الضروري مراقبة نظافة الجانب الأمامي باستمرار وإزالة طبقة الغبار والأوساخ في الوقت المناسب. وفي فصل الشتاء ، يجب تنظيف اللوحة بشكل دوري من الالتصاق بالثلوج.
من المرغوب فيه ألا تكون زاوية الميل ثابتة أثناء تشغيل الألواح الشمسية. سيعمل الجهاز إلى أقصى حد له فقط في حالة تعرض غلافه لأشعة الشمس المباشرة.
في الصيف ، من الأفضل وضعه على منحدر 30 درجة في الأفق. في فصل الشتاء ، يوصى برفع درجة حرارة 70 درجة مئوية.
يشمل عدد من خيارات الخلايا الشمسية الصناعية أجهزة تتبع الطاقة الشمسية. للاستخدام المنزلي ، يمكنك التفكير مليًا وتوفير حوامل تسمح لك بتغيير زاوية ميل اللوحة
مضخات حرارية للتدفئة
تعد المضخات الحرارية من أكثر الحلول التكنولوجية تقدمًا لمنزلك. فهي ليست فقط الأكثر ملاءمة ، ولكنها أيضًا صديقة للبيئة.
سيؤدي تشغيلهم إلى تقليل التكاليف المرتبطة بالدفع مقابل التبريد والتدفئة للمباني بشكل كبير.
معرض الصور
تصنيف المضخة الحرارية
تصنف المضخات الحرارية حسب عدد الدوائر ومصدر الطاقة وطريقة الحصول عليها.
اعتمادًا على الاحتياجات النهائية ، يمكن أن تكون المضخات الحرارية:
- دائرة واحدة أو اثنتين أو ثلاث ؛
- مكثف مفرد أو مزدوج ؛
- مع امكانية التسخين او مع امكانية التسخين والتبريد.
حسب نوع مصدر الطاقة وطريقة الحصول عليه تتميز المضخات الحرارية التالية:
- الأرض ماء.يتم استخدامها في منطقة مناخية معتدلة مع تسخين منتظم للأرض ، بغض النظر عن الموسم. للتثبيت ، استخدم جامعًا أو مسبارًا ، اعتمادًا على نوع التربة. حفر الآبار الضحلة لا يتطلب الحصول على تصاريح.
- . تتراكم الحرارة من الهواء وترسل لتسخين الماء. سيكون التثبيت مناسبًا في المناطق المناخية ذات درجات الحرارة الشتوية التي لا تقل عن 15 درجة.
- . التثبيت بسبب وجود الخزانات (بحيرات ، أنهار ، مياه جوفية ، آبار ، خزانات ترسيب). كفاءة هذه المضخة الحرارية رائعة للغاية ، بسبب ارتفاع درجة حرارة المصدر خلال موسم البرد.
- الماء هو الهواء.في هذه الحزمة ، تعمل الخزانات نفسها كمصدر للحرارة ، لكن الحرارة تنتقل عن طريق ضاغط مباشرة إلى الهواء المستخدم لتدفئة المباني. في هذه الحالة ، لا يعمل الماء كحامل حرارة.
- الأرض جو.في هذا النظام ، التربة هي موصل للحرارة. يتم نقل الحرارة من التربة إلى الهواء من خلال الضاغط. تستخدم السوائل غير المجمدة كناقلات للطاقة. يعتبر هذا النظام الأكثر تنوعًا.
- . يشبه تشغيل هذا النظام تشغيل مكيف هواء قادر على تسخين الغرفة وتبريدها. هذا النظام هو الأرخص حيث أنه لا يتطلب حفر وأنابيب.
عند اختيار نوع مصدر الحرارة ، تحتاج إلى التركيز على جيولوجيا الموقع وإمكانية التنقيب دون عوائق ، فضلاً عن توفر المساحة الخالية.
إذا كان هناك نقص في المساحة الحرة ، فسيتعين عليك التخلي عن مصادر الحرارة مثل الأرض والماء وأخذ الحرارة من الهواء.
تعتمد كفاءة النظام وتكاليف أجهزته إلى حد كبير على الاختيار الصحيح لنوع المضخة الحرارية.
يعتمد مبدأ تشغيل المضخات الحرارية على استخدام دورة كارنو ، والتي ، نتيجة للضغط الحاد لسائل التبريد ، توفر زيادة في درجة الحرارة.
وفقًا للمبدأ نفسه ، ولكن مع التأثير المعاكس ، تعمل معظم الأجهزة المناخية المزودة بوحدات ضاغط (ثلاجة ، فريزر ، مكيف هواء).
تفترض دورة العمل الرئيسية ، التي تتحقق في غرف هذه الوحدات ، تأثيرًا معاكسًا - نتيجة للتوسع الحاد ، يتعاقد المبرد.
هذا هو السبب في أن واحدة من أكثر الطرق ميسورة التكلفة لتصنيع المضخة الحرارية تعتمد على استخدام وحدات وظيفية منفصلة مستخدمة في معدات التحكم في المناخ.
لذلك ، لتصنيع المضخة الحرارية ، يمكن استخدام ثلاجة منزلية. سوف يلعب المبخر والمكثف دور المبادلات الحرارية ، حيث يأخذ الطاقة الحرارية من البيئة ويوجهها مباشرة إلى تسخين المبرد الذي يدور في نظام التدفئة.
تدخل حرارة منخفضة الدرجة من التربة أو الهواء أو الماء ، إلى جانب المبرد ، في المبخر ، حيث يتحول إلى غاز ، ثم يتم ضغطها مرة أخرى بواسطة الضاغط ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة
تجميع مضخة حرارية من مواد الخردة
باستخدام الأجهزة المنزلية القديمة ، أو بالأحرى وحداتها الفردية ، يمكنك تجميع مضخة حرارية بشكل مستقل. كيف يمكن القيام بذلك سيتم مناقشتها بشكل أكبر.
الخطوة # 1 - تحضير الضاغط والمكثف
يبدأ العمل بإعداد جزء الضاغط من المضخة ، وسيتم تخصيص وظائفه للوحدة المقابلة لمكيف الهواء أو الثلاجة. يجب تثبيت هذه الوحدة بتعليق ناعم على أحد جدران غرفة العمل حيث تكون ملائمة.
بعد ذلك ، تحتاج إلى عمل مكثف. يعتبر خزان الفولاذ المقاوم للصدأ بسعة 100 لتر مثاليًا لهذا الغرض. من الضروري تركيب ملف فيه (يمكنك أن تأخذ أنبوبًا نحاسيًا منتهيًا من مكيف أو ثلاجة قديمة.
يجب قطع الخزان المُجهز بالطول إلى جزأين متساويين بمساعدة طاحونة - وهذا ضروري لتركيب وإصلاح الملف في جسم المكثف المستقبلي.
بعد تثبيت الملف في أحد النصفين ، يجب توصيل كلا الجزأين من الحاوية ولحامهما معًا بطريقة يتم بها الحصول على خزان مغلق.
لتصنيع المكثف ، تم استخدام خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ بحجم 100 لتر ، بمساعدة طاحونة تم قطعه إلى نصفين ، وتم تركيب ملف ولحام خلفي
يرجى ملاحظة أنه عند اللحام ، تحتاج إلى استخدام أقطاب كهربائية خاصة ، بل والأفضل من ذلك ، استخدام لحام الأرجون ، فقط يمكنه ضمان أقصى جودة للدرز.
الخطوة # 2 - صنع المرذاذ
لصنع المبخر ، ستحتاج إلى خزان بلاستيكي محكم الإغلاق بحجم 75-80 لترًا ، حيث ستحتاج إلى وضع ملف من أنبوب بقطر بوصة.
لعمل ملف ، يكفي لف أنبوب نحاسي حول أنبوب فولاذي بقطر 300-400 مم ، متبوعًا بتثبيت المنعطفات بزاوية مثقبة
في نهايات الأنبوب ، من الضروري قطع الخيوط للاتصال اللاحق بخط الأنابيب. بعد الانتهاء من التجميع والتحقق من الضيق ، يجب تثبيت المبخر على جدار غرفة العمل باستخدام أقواس بالحجم المناسب.
من الأفضل تكليف متخصص بإنجاز التجميع. إذا كان من الممكن إجراء جزء من التجميع بشكل مستقل ، فيجب أن يعمل المحترف مع الأنابيب النحاسية النحاسية وضخ المبردات. ينتهي تجميع الجزء الرئيسي من المضخة بتوصيل بطاريات التدفئة والمبادل الحراري.
وتجدر الإشارة إلى أن هذا النظام منخفض الطاقة. لذلك ، سيكون من الأفضل أن تصبح المضخة الحرارية جزءًا إضافيًا من نظام التدفئة الحالي.
الخطوة # 3 - ترتيب وتوصيل جهاز خارجي
أفضل مصدر للحرارة هو الماء من البئر أو البئر. لا يتجمد أبدًا ، ونادرًا ما تنخفض درجة حرارته في فصل الشتاء عن +12 درجة. ستكون هناك حاجة إلى بئرين من هذا القبيل.
سيتم أخذ الماء من بئر واحد مع الإمداد اللاحق للمبخر.
يمكن استخدام الطاقة من المياه الجوفية على مدار السنة. لا تتأثر درجة حرارته بالظروف الجوية والمواسم.
من حيث المبدأ ، النظام جاهز للتشغيل ، ولكن من أجل استقلاليته الكاملة ، ستكون هناك حاجة إلى نظام أتمتة يتحكم في درجة حرارة سائل التبريد المتحرك في دوائر التسخين وضغط الفريون.
في البداية ، يمكنك أن تفعل مع بداية عادية ، ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن بدء تشغيل النظام بعد إيقاف تشغيل الضاغط يمكن أن يتم بعد 8-10 دقائق - هذه المرة ضرورية لموازنة ضغط الفريون في النظام.
جهاز واستخدام توربينات الرياح
استخدم أسلافنا طاقة الرياح. منذ تلك الأوقات البعيدة ، من حيث المبدأ ، لم يتغير شيء.
والفرق الوحيد هو أن أحجار الرحى في المطحنة يتم استبدالها بمولد ومحرك ، مما يحول الطاقة الميكانيكية للشفرات إلى طاقة كهربائية.
معرض الصور
يعتبر تركيب توربينات الرياح مجديًا اقتصاديًا إذا تجاوز متوسط سرعة الرياح السنوية 6 م / ث.
من الأفضل القيام بالتركيب على التلال والسهول ؛ تعتبر ضفاف الأنهار والمسطحات المائية الكبيرة ، بعيدًا عن المرافق المختلفة ، أماكن مثالية.
لتحويل طاقة الكتل الهوائية إلى طاقة كهربائية ، يتم استخدام مولدات الرياح ، وهي الأكثر إنتاجية في المناطق الساحلية.
تصنيف توربينات الرياح
يعتمد تصنيف توربينات الرياح على المعلمات الرئيسية التالية:
- اعتمادًا على موضع المحور ، قد يكون هناك عرضي... يوفر التصميم الأفقي القدرة على تدوير الجسم الرئيسي تلقائيًا للعثور على الريح. توجد المعدات الرئيسية لتوربينات الرياح العمودية على الأرض ، لذلك يسهل صيانتها ، بينما تكون كفاءة الشفرات الموجودة عموديًا أقل.
- اعتمادًا على عدد الشفرات ، يتم التمييز بين مولدات الرياح أحادية وثنائية وثلاثية ومتعددة الشفرات... تُستخدم مولدات الرياح متعددة الشفرات بمعدلات تدفق هواء منخفضة ، ونادرًا ما يتم استخدامها بسبب الحاجة إلى تثبيت علبة تروس.
- اعتمادًا على المواد المستخدمة في صنع الشفرات ، يمكن أن تكون الشفرات الإبحار والصعب... من السهل تصنيع وتثبيت الشفرات من نوع الشراع ، ولكنها تتطلب استبدالًا متكررًا ، حيث تفشل بسرعة تحت تأثير هبوب الرياح الحادة.
- اعتمادًا على درجة اللولب ، يتم التمييز بين متقلبو خطوات قابلة للتثبيت... عند استخدام درجة متغيرة ، من الممكن تحقيق زيادة كبيرة في نطاق سرعة تشغيل توربينات الرياح ، ولكن هذا سيؤدي إلى تعقيد لا مفر منه للهيكل وزيادة وزنه.
تعتمد قوة جميع أنواع الأجهزة التي تحول طاقة الرياح إلى نظير كهربائي على مساحة الشفرات.
للتشغيل ، لا تحتاج مولدات الرياح عمليًا إلى مصادر طاقة كلاسيكية. استخدام محطة بسعة حوالي 1 ميجاوات سيوفر 92000 برميل من النفط أو 29000 طن من الفحم على مدى 20 عامًا
جهاز مولد الرياح
يحتوي أي توربين هوائي على العناصر الأساسية التالية:
- شفراتالدوران تحت تأثير الريح والتأكد من حركة الدوار ؛
- مولد كهرباءالذي يولد التيار المتردد ؛
- تحكم ريشة، مسؤول عن تكوين التيار المتردد إلى تيار مباشر ، وهو مطلوب لشحن البطاريات ؛
- بطاريات قابلة للشحن، اللازمة لتراكم ومعادلة الطاقة الكهربائية ؛
- العاكس، يقوم بالتحويل العكسي للتيار المباشر إلى تيار متردد ، حيث تعمل جميع الأجهزة المنزلية ؛
- سارية، من الضروري رفع الشفرات فوق سطح الأرض حتى الوصول إلى ارتفاع حركة الكتل الهوائية.
في هذه الحالة ، يعتبر المولد والصاري الأجزاء الرئيسية لمولد الرياح ، وكل شيء آخر عبارة عن مكونات إضافية تضمن التشغيل الموثوق والمستقل للنظام ككل.
يجب تضمين العاكس ووحدة التحكم في الشحن والبطاريات في دائرة أي حتى أبسط مولد للرياح.
مولد الرياح بطيء السرعة من مولد تلقائي
يُعتقد أن هذا التصميم هو الأبسط والأكثر تكلفة للإنتاج الذاتي. يمكن أن يصبح مصدرًا مستقلاً للطاقة ويتولى جزءًا من قدرة نظام إمداد الطاقة الحالي.
إذا كان لديك مولد كهربائي وبطارية للسيارة ، فيمكن تصنيع جميع الأجزاء الأخرى من مواد الخردة.
الخطوة # 1 - صنع عجلة الرياح
تعتبر الشفرات من أهم أجزاء مولد الرياح ، حيث أن تصميمها يحدد عمل باقي الوحدات. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد لصنع الشفرات - النسيج والبلاستيك والمعدن وحتى الخشب.
سنصنع شفرات من أنبوب بلاستيكي للصرف الصحي. المزايا الرئيسية لهذه المواد هي التكلفة المنخفضة ، مقاومة الرطوبة العالية ، سهولة المعالجة.
يتم تنفيذ العمل بالترتيب التالي:
- يتم حساب طول الشفرة ، بينما يجب أن يكون قطر الأنبوب البلاستيكي 1/5 من اللقطات المطلوبة ؛
- باستخدام بانوراما ، يجب قطع الأنبوب بالطول إلى 4 أجزاء ؛
- سيصبح جزء واحد نموذجًا لتصنيع جميع الشفرات اللاحقة ؛
- بعد قطع الأنبوب ، يجب غرس الحواف الموجودة على الحواف ؛
- يجب تثبيت الشفرات المقطوعة على قرص من الألومنيوم مُجهز مسبقًا مع الحامل المرفق ؛
- أيضًا ، بعد التغيير ، تحتاج إلى ربط المولد بهذا القرص.
يرجى ملاحظة أن الأنابيب البلاستيكية ليست قوية بما يكفي لتحمل هبوب الرياح القوية. لتصنيع الشفرات ، من الأفضل استخدام أنبوب PVC بسمك لا يقل عن 4 سم.
يلعب حجم الشفرة دورًا مهمًا في قيمة الحمولة. لذلك ، لن يكون من غير الضروري التفكير في خيار تقليل حجم الشفرة عن طريق زيادة عددها.
يتم تصنيع شفرات مولد الرياح وفقًا لقالب من ¼ أنبوب مجاري PVC بقطر 200 مم ، مقطوعًا على طول المحور إلى 4 أجزاء
قم بموازنة عجلة الرياح بعد التجميع. للقيام بذلك ، تحتاج إلى إصلاحه أفقيًا على حامل ثلاثي الأرجل في غرفة مغلقة. سيؤدي التجميع الصحيح إلى ثبات العجلة.
إذا كانت الشفرات تدور ، فمن الضروري شحذها بمادة كاشطة لموازنة الهيكل.
الخطوة # 2 - صنع سارية توربينات الرياح
لتصنيع الصاري ، يمكنك استخدام أنبوب فولاذي بقطر 150-200 مم. يجب أن يكون الحد الأدنى لطول الصاري 7 أمتار ، وإذا كانت هناك عوائق أمام حركة الكتل الهوائية في الموقع ، فيجب رفع عجلة مولد الرياح إلى ارتفاع يتجاوز العائق بمقدار 1 متر على الأقل.
يجب صب الأوتاد الخاصة بتأمين أسلاك الشد والصاري بالخرسانة. يمكن استخدام كبل فولاذي أو مجلفن بسمك 6-8 مم كأسلاك شد.
ستعطي دعامات الصاري استقرارًا إضافيًا لتوربينات الرياح وتقلل من التكاليف المرتبطة ببناء أساس ضخم ، وتكلفتها أقل بكثير من الأنواع الأخرى من الصواري ، ولكن يلزم توفر مساحة إضافية للأقواس
الخطوة # 3 - تجديد مولد السيارة
يتكون التغيير فقط من إعادة لف سلك الجزء الثابت ، وكذلك في تصنيع الدوار بمغناطيس نيوديميوم. تحتاج أولاً إلى حفر الثقوب اللازمة لإصلاح المغناطيس في أقطاب الدوار.
يتم تركيب المغناطيس بطريقة متناوبة. عند الانتهاء من العمل ، يجب ملء الفراغات المغناطيسية براتنج الإيبوكسي ، كما يجب تغليف الدوار نفسه بالورق.
عند إعادة لف الملف ، يجب أن تأخذ في الاعتبار أن كفاءة المولد ستعتمد على عدد الدورات. يجب أن يتم لف الملف في مخطط من ثلاث مراحل في اتجاه واحد.
يجب اختبار المولد النهائي ، وستكون نتيجة العمل الذي تم تنفيذه بشكل صحيح عبارة عن مؤشر 30 فولت عند 300 دورة للمولد.
المولد المحول جاهز للاختبار لإخراج الجهد المقنن قبل التثبيت النهائي لنظام توربينات الرياح البطيئة السرعة بالكامل
الخطوة رقم 4 - استكمال تجميع توربينات الرياح منخفضة السرعة
يتكون المحور المحوري للمولد من أنبوب به محملان مثبتان ، ويتم قطع الجزء الخلفي من الحديد المجلفن بسمك 1.2 مم.
قبل توصيل المولد بالصاري ، من الضروري عمل إطار ؛ الأنبوب الجانبي هو الأفضل لهذا الغرض. عند التثبيت ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الحد الأدنى للمسافة من الصاري إلى الشفرة يجب أن يكون أكثر من 0.25 متر.
تحت تأثير تدفق الرياح ، تتحرك الشفرات والدوار ، ونتيجة لذلك ، يتم تحقيق دوران علبة التروس والحصول على الطاقة الكهربائية
لكي يعمل النظام ، بعد مولد الرياح ، تحتاج إلى تثبيت وحدة تحكم في الشحن وبطاريات وعاكس.
يتم تحديد سعة البطارية بواسطة طاقة مولد الرياح. يعتمد هذا المؤشر على حجم عجلة الرياح وعدد الشفرات وسرعة الرياح.
استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع
تصنيع لوح شمسي بغلاف بلاستيكي وقائمة بالمواد وترتيب العمل
مبدأ العمل ونظرة عامة على المضخات الحرارية الجوفية
أعد تجهيز المولد الأوتوماتيكي وصنع مولد رياح بطيء السرعة بيديك
السمة المميزة لمصادر الطاقة البديلة هي ملاءمتها للبيئة وسلامتها.
تجعل الطاقة المنخفضة نوعًا ما للمنشآت والاتصال بظروف تضاريس معينة من الممكن التشغيل الفعال فقط للأنظمة المدمجة من المصادر التقليدية والبديلة.
هل يستخدم منزلك الطاقة البديلة كمصدر للحرارة والكهرباء؟ هل جمعت مولدًا للرياح بنفسك أو صنعت ألواحًا شمسية؟ يرجى مشاركة تجربتك في التعليقات على مقالتنا.
في العام الماضي ، تم تركيب 500000 لوح شمسي يوميًا في جميع أنحاء العالم. في الصين كل ساعةإطلاق اثنين من توربينات الرياح. نحن نشهد ثورة "خضراء" غير مسبوقة ستغير بشكل جذري ميزان القوى في سوق الطاقة. معدل تركيب الألواح الشمسية يحطم كل الأرقام القياسية. وهذه مجرد البداية ، لأن تكلفة توربينات الرياح ، والأكثر من ذلك الألواح الشمسية ، آخذة في التناقص باستمرار.
استنادًا إلى أحدث البيانات الواقعية لعام 2015 ، يضطر خبراء من وكالة الطاقة الدولية إلى توقع توقعات مدتها خمس سنوات لتطوير الطاقة البديلة في العالم. تم زيادة توقعات القدرة المولدة من مصادر الطاقة المتجددة للسنوات الخمس القادمة بشكل كبير.
قال فاتح بيرول ، المدير التنفيذي لوكالة الطاقة الدولية: "إننا نشهد تحولًا في أسواق الطاقة العالمية مدفوعًا بمصادر الطاقة المتجددة". ووافق على أن الزيادة ترجع جزئيًا إلى الانخفاض الكبير في أسعار معدات محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. أسعار مثل "كان من المستحيل تخيلها" الآن قبل خمس سنوات. وهكذا ، انخفضت تكلفة تركيب مزرعة رياح من 2010 إلى 2015 بنسبة 30٪ ، وتكلفة محطات الطاقة الشمسية الكبيرة - ثلاث مرات.
يظل الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط المصادر الرئيسية لتوليد الكهرباء ، لكن التقدم في هذه التقنيات القديمة لا يمكن مقارنته بالتقدم في مجال الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
وتتوقع الوكالة انخفاضًا إضافيًا في تكلفة توربينات الرياح ومحطات الطاقة الشمسية على مدى السنوات الخمس المقبلة: بنسبة 15٪ و 25٪ على التوالي. على ما يبدو ، هذا تقدير متحفظ إلى حد ما. من المحتمل جدًا أن تتم مراجعة التوقعات مرة أخرى بسبب النمو السريع للطاقة الشمسية وطاقة الرياح. نقل تقرير سوق الطاقة المتجددة متوسط المدى 2016مخصصة للفترة الزمنية من 2015 إلى 2021. تم تعديل التوقعات لهذا القطاع بالزيادة بنسبة 13٪. وفقًا للخبراء ، لن تزيد السعة المركبة لهذا القطاع بمقدار 730 جيجاوات ، ولكن بمقدار 825 جيجاوات. ويرجع ذلك إلى تبني قوانين أكثر صرامة في الولايات المتحدة والصين والهند والمكسيك.
خلال العام الماضي ، تم تركيب 153 جيجاواط من قدرات الطاقة في العالم. أكثر من نصفها عبارة عن محطات طاقة شمسية (49 جيجاواط) ومزارع رياح (63 جيجاواط). تم تكليف المزيد من القدرات من بعض دول مجموعة الثماني ، على سبيل المثال ، كندا.
أضافت محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح سعة أكبر في العام من محطات الفحم والغاز والطاقة النووية. سمح هذا الإنجاز للموارد الطبيعية المتجددة بتجاوز الفحم لتصبح الأولى في العالم من حيث نمو القدرة المركبة.
"القدرة المركبة" في الطاقة البديلة هي مؤشر تقليدي إلى حد ما. لا تشرق الشمس على مدار الساعة ، وتهب الرياح بسرعات متغيرة في اتجاهات مختلفة. لذلك ، فإن الإنتاج الفعلي للكهرباء من الموارد المتجددة أقل بكثير من القدرة المركبة. وفقًا لهذا المؤشر ، فإن مصادر الطاقة المتجددة متخلفة جدًا عن الركب.
توليد الكهرباء حسب نوع الوقود 2014. مصدر:
على ما يبدو ، من أجل تجاوز الوقود الأحفوري في توليد الكهرباء ، يجب عليك التثبيت عاملأكثر توليد الطاقة من الآن.
توليد الكهرباء في العالم من 1971 إلى 2014 حسب نوع الوقود (تيراواط ساعة). المصدر: إحصائيات الطاقة العالمية الرئيسية 2016 ، وكالة الطاقة الدولية
وفقًا لأحدث البيانات الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية لعام 2015 ، قدم الفحم 39٪ من توليد الكهرباء في العالم ، في حين أن جميع المصادر المتجددة ، بما في ذلك محطات الطاقة الكهرومائية ، 23٪ فقط. وفقًا للتوقعات ، ستنمو حصة المصادر المتجددة إلى 28٪ بحلول عام 2021. في هذه الحالة ، ستولد الموارد المتجددة أكثر من 7600 تيراواط ساعة - كهرباء أكثر مما تولده الولايات المتحدة ودول الاتحاد الأوروبي مجتمعة الآن.
لا يرتبط اعتماد تشريعات أكثر صرامة في بعض البلدان لدعم الطاقة المتجددة فقط بالتصديق على اتفاقية باريس بموجب اتفاقية الأمم المتحدة لتغير المناخ قبل عام من المتوقع. ويرجع ذلك أيضًا إلى مشاكل بيئية خطيرة في بعض البلدان. على سبيل المثال ، بسبب تلوث الهواء الشديد في الصين ، تسعى هذه الدولة الآن إلى الترويج بنشاط للطاقة البديلة. يوجد الآن حوالي 40٪ من قدرات الطاقة المتجددة الجديدة في العالم في الصين (بما في ذلك 50٪ من توربينات الرياح).
ومع ذلك ، يحذر الخبراء من أن النمو المتوقع في الطاقة البديلة يعتمد بشكل كبير على الدعم الحكومي ، والذي غالبًا ما يختلف من بلد إلى آخر. كما تشكل الطبيعة غير المستدامة للطاقة الشمسية وطاقة الرياح مخاطر على المشغلين.
ومع ذلك ، في جميع أنحاء العالم ، يتم إدخال محطات الطاقة المتجددة الآن أكثرمن الوقود الأحفوري. في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة ، تتجاوز القدرة المركبة للطاقة البديلة سنويًا الاحتياجات الجديدة للاقتصاد. هذا يعني أنه ليس من المنطقي الآن على الإطلاق بناء مولدات الطاقة الحرارية الجديدة على الفحم والغاز ، ويمكنك إغلاق القديمة تدريجياً.
بشكل عام ، على الرغم من أن الانخفاض في الأسعار ومعدلات النمو مثيران للإعجاب للغاية ، ولكن لاستخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح للمساعدة حقًا في تحقيق الأهداف البيئية العالمية ، يجب اتخاذ خطوات جادة في مجال الطاقة والنقل ، كما يقول خبراء من وكالة الطاقة الدولية .
الوقت لا يزال قائما. في العصور القديمة ، استخدم الناس كمصدر للطاقة فقط قواتهم الخاصة ، أو ، إن أمكن ، قوى الحيوانات الأليفة. ثم كان أول مصدر خارجي للطاقة الذي تعلم الناس استخدامه هو النار. كل ما عرفوه في البداية كيف يخرجون من النار هو الطهي والتدفئة في منزلهم. اليوم ، في خدمة البشرية ، هناك مصادر طاقة تفوق القوة البشرية بملايين المرات. الآن نقوم بطهي الطعام ليس فقط بمساعدة النار ، بل نستخدم معدات خاصة لرفع أطنان من البضائع باستخدام الصواريخ ، وقهر الفضاء ، والنظر إلى أعماق الأرض وبناء ملايين المدن. ومع ذلك ، فإن أزمات الطاقة المحلية المرتبطة بنقص موارد الطاقة تحدث بشكل متزايد في العالم.
قانون الطاقة
الطاقة لا تختفي أبدًا ، يمكن أن تغير شكلها وتتراكم. على سبيل المثال ، تحتاج النباتات إلى ضوء الشمس ، وتقوم بتحويل الطاقة الشمسية وتخزينها. في الوقت نفسه ، يعطوننا إياه على شكل منتجات صالحة للأكل ، يستهلك الناس والحيوانات هذه النباتات ويحولون هذه الطاقة التي تتراكم فيها ، على سبيل المثال ، إلى عمل عضلي. من ناحية أخرى ، فإن حرق الأخشاب على النار يؤدي أيضًا إلى إطلاق الطاقة من الشمس. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جميع الموارد الأحفورية للكوكب ، وخاصة الفحم والغاز الطبيعي والنفط ، هي مراكم للطاقة الشمسية. تشكلت كل موارد الوقود والطاقة هذه من بقايا الحيوانات والنباتات التي كانت موجودة منذ ملايين السنين ، تحت تأثير الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة للغاية في قشرة الأرض.
قد يبدو الأمر بمثابة سحر لرجل العصور الوسطى إذا ما أنتج شخص ما أمام عينيه ضوءًا من الفحم أو قام بتشغيل سيارة بمساعدة الزيت. لكن هذا السحر لا يكمن إلا في إتاحة إمكانية تراكم الطاقة وانتقالها من شكل إلى آخر. في الوقت الحاضر ، أصبحت هذه العملية شائعة جدًا للجميع لدرجة أن قلة من الناس يفكرون في مشكلة الطاقة والموارد التي نأخذها لهذا الغرض. منذ أن بدأت البشرية في كشف أسرار الطاقة ، كانت تحاول الحصول على الطاقة بأقل تكلفة. سيكون الخيار المثالي هو اختراع آلة الزمن ، ما يسمى بـ "بيربيرتوم موبايل" ، والتي من شأنها أن تولد الطاقة بنفسها ، وتحصل عليها من لا شيء. لكن لسوء الحظ ، من المستحيل إنشاء مثل هذه الآلة الدائمة الحركة التي من شأنها أن تحل جميع مشاكل موارد الطاقة. يبقى المقدار الإجمالي للطاقة دائمًا دون تغيير ، ولا يمكن إنشاؤه ، يمكنك فقط إطلاق الطاقة المتراكمة وتحويلها إلى طاقة أخرى: ضوئية ، كهربائية ، حرارية ، فيزيائية ، كيميائية ، إلخ.
الماء كمصدر للطاقة
يمكن لأي شخص استخدام قوة الماء القوية ، في بعض المراحل تتداخل مع الدورة الطبيعية للمياه من أجل الحصول على الطاقة بهذه الطريقة. اليوم ، تنتج محطات الطاقة الكهرومائية الكهرباء ، والتي يمكن تجميعها أو استهلاكها على الفور للغرض المقصود منها.
تتكسر أمواج البحر بقوة لا تصدق كل ثانية على العديد من السواحل ، وتؤدي طاقتها القوية وظيفتها. لكن البشرية لا تزال غير قادرة على استخدام قوة موجات البحر لتوليد الطاقة ، على الرغم من وجود عدد لا يحصى من النماذج والأفكار النظرية لتنفيذها لحل مشكلة الطاقة. في الآونة الأخيرة ، بعد حادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، أصبحت حكومات العديد من الدول البحرية مهتمة بشكل جدي بهذا المصدر الآمن للطاقة ، قبل إجراء تلك الاختبارات بشكل أساسي في مجال الطاقة النووية.
فحم
جميع أنواع الفحم هي نتيجة لعملية استمرت لملايين السنين ، تحللت خلالها بقايا مجموعة متنوعة من النباتات وتحولت بفعل الضغط العالي إلى خث ثم إلى فحم. على مدار ملايين السنين ، تغلغلت هذه الرواسب بشكل أعمق وأعمق في القشرة الأرضية ، مغطاة من الأعلى بطبقات جديدة. على سبيل المثال ، تم ضغط طبقة من الجفت بطول 50 مترًا حتى تصل إلى 3 أمتار من درز الفحم. الأول ، في القرن الأول الميلادي ، قام الرومان بتدفئة منازلهم بمساعدة الفحم. يعتقد الباحثون أن الخث يستخدم للتدفئة منذ عصور ما قبل التاريخ. لم يبدأ استخدام الفحم في أوروبا كوقود إلا في القرن السادس عشر.
ينتمي الفحم والنفط ، من حيث أصلهما وتركيبهما الكيميائي ، إلى نفس المجموعة. في الواقع ، يمكن الحصول على البنزين من الفحم ، مثله مثل النفط. تم تطوير هذه الطريقة في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية ، عندما لم يكن هناك ما يكفي من النفط لإنتاج البنزين. تتكون هذه الطريقة من حقيقة أنه أثناء عملية الاحتراق ، يتم سحق الفحم ويخضع لعمليات كيميائية معينة ، ونتيجة لذلك يتم الحصول على وقود ممتاز.
نفط
مثل أنواع الوقود الأحفوري الأخرى التي تحرقها البشرية لتوليد الحرارة والكهرباء ، فإن النفط عصر مقدس للغاية. تشكلت أقدم حقول النفط قبل 600 مليون سنة. ملأ النفط جميع الفراغات والشقوق في القشرة الأرضية ، مما أدى إلى تكوين رواسب ضخمة. في الوقت الحاضر ، يتم البحث عنها بنشاط ، ويتم حفر الآبار ويتم استخراج احتياطيات ضخمة من هذه الرواسب.
يتم إنتاج المزيد والمزيد من المواد من النفط للاستهلاك البشري. البنزين والديزل ليسا الغذاء الوحيد الذي يستهلكه الإنسان. الزيت مادة خام لإنتاج الأدوية والأقمشة الصناعية والسموم والأسمدة المعدنية ومستحضرات التجميل والبلاستيك. نحن لا نشك حتى في مدى اعتماد البشرية على موارد الوقود والطاقة هذه. ليس من قبيل الصدفة أن أغنى دول العالم هي دول منتجة ومصدرة للنفط. في عصرنا ، يهيمن النفط في كل مكان. لا يوجد شكل آخر من حيث القدرة يمكن أن يحل محل النفط كمصدر للطاقة.
غاز طبيعي
الغاز المستخدم للتدفئة أو الطهي أو توليد الكهرباء ، في معظم الحالات ، هو البروبان أو البوتان أو الغاز الطبيعي. تم اكتشافه عن طريق الصدفة تقريبًا أثناء حفر آبار النفط الأولى. اليوم ، يوفر الغاز الطبيعي خمس احتياجات الطاقة في العالم.
يطلق الغاز الطبيعي ، الذي يتم حرقه أثناء الطهي ، ضعف الطاقة التي تولدها محطات الطاقة الحرارية. الغاز الطبيعي ، مثل الفحم ، وقود أحفوري ، ولكنه أقرب إلى النفط في الأصل. هذا هو السبب في أنه يتم إنتاجه مع الزيت أو في شكل تكوينات غازية مستقلة. أسهل طريقة لاستخراج الغاز الطبيعي من الحقول الموجودة تحت الأرض كما هو الحال في الشرق الأوسط أو سيبيريا. يتم ضمان السلامة أثناء إنتاجها من خلال نظام ربط الأنابيب والصمامات ، والذي يتم من خلاله تنظيم الضغط ، لأن حقول الغاز تتعرض باستمرار لضغط هائل.
تقع حقول الغاز الأوروبية الرئيسية في إيطاليا وفرنسا وهولندا ، وكذلك في بحر الشمال ، قبالة سواحل بريطانيا العظمى والنرويج. بالإضافة إلى ذلك ، تزود روسيا غاز سيبيريا بنظام واسع من خطوط أنابيب الغاز إلى دول أوروبا الوسطى. روسيا هي المورد الرئيسي للغاز ؛ وتوفر سيبيريا ثلث جميع احتياطيات الغاز المستخدمة في العالم.
الطاقة من الذرات
لقد تعلمت البشرية الحصول على الطاقة الذرية في محطات الطاقة عن طريق تقسيم نواة ذرة اليورانيوم. هذا العنصر هو الذي يحتوي على نواة غير مستقرة ويتفكك بسهولة بواسطة النيوترونات. نتيجة لاضمحلال النواة ، يتم إطلاق نيوترونات جديدة ، والتي بدورها تقسم نوى ذرية أخرى. تتحول هذه العملية إلى تفاعل متسلسل وتطلق كمية هائلة من الطاقة ، والتي تستخدم لتحويل الماء إلى بخار ، والذي يحرك التوربينات والمولد الكهربائي. لسوء الحظ ، فإن طريقة حل مشكلة الطاقة هذه غير آمنة ؛ إلى جانب طاقة النوى الذرية ، يحدث الإشعاع المشع ، وهو أمر خطير على جميع الكائنات الحية. لذلك ، يجب زيادة الحماية باستخدام حاويات خاصة في محطات الطاقة هذه.
الطاقات اللينة
وفقًا للعلماء ، يكمن حل مشكلة الطاقة في المستقبل في أنواع بديلة ناعمة من الطاقة. هناك أشكال مثل طاقة الرياح والطاقة الحيوية والطاقة الشمسية. لا تهدر المعادن ولا تضر بالبيئة. وتسمى أيضًا مصادر الطاقة المتجددة. طالما أن هناك حياة على الأرض ، فإن طاقة الرياح والطاقة الحيوية والطاقة الشمسية لا تنضب ، وستختفي المصادر الأحفورية في شكل الفحم والغاز والنفط يومًا ما.
الطاقة الحيوية
الطاقة الحيوية هي الطاقة التي يتم إنتاجها من النباتات. تعتبر النباتات أهم مصدر للطاقة والغذاء بالنسبة للحيوانات والبشر. تتلقى النباتات إمداداتها من الطاقة مباشرة من الشمس ، فالخشب هو ناقل للطاقة الحيوية المتجددة. لكن احتياجات مجتمعنا الصناعي كبيرة جدًا لدرجة أن كل الأخشاب الموجودة على هذا الكوكب لا يمكنها تلبية سوى جزء صغير منها ، دون حل مشكلة الطاقة. في العديد من البلدان ، يعتبر الخشب المصدر الرئيسي للطاقة. يؤدي القطع غير المنضبط إلى انخفاض في عدد الأشجار ، حيث لا يوجد في كثير من الأحيان ما يكفي من المال لزراعتها. في هذه الحالة ، يصبح هذا المصدر تدريجيًا غير متجدد ، والذي سيصبح أحد أسباب مشكلة الطاقة.
يعتبر إنتاج الغاز الحيوي طريقة بديلة وواعدة لإنتاج الطاقة. يتكون من المواد المدمرة للحيوان والنبات في حالة عدم ملامسته للهواء. يمكن للمزارع ، حيث يتم جمع الكثير من الكتلة الحيوية كنفايات ، استخدام مصانع الغاز الحيوي الخاصة لإنتاج الميثان. تشغيل مثل هذه التركيبات لا يضر بالبيئة ولا يتطلب استخدامها أية تكاليف. إن حل مشكلة الطاقة والمواد الخام يكمن بالتحديد في مثل هذه المصادر البديلة. لكن ، بالطبع ، يجب بناؤها أولاً ، ودائمًا ما ترتبط التجارب الأولى بتكاليف باهظة. تم العثور على طريقة مثيرة لاستخدام كميات أقل من البنزين ، على سبيل المثال ، في البرازيل. ينتجون الكحول الحيوي ، وهو سائل مصنوع من تخمير قصب السكر والذرة. يضاف هذا الكحول إلى البنزين العادي. وبالتالي ، تصبح الدولة أقل اعتمادًا على واردات البنزين.
يتم توفير مثال آخر على استخدام الطاقة الحيوية من خلال ساحل كاليفورنيا. في المزارع البحرية ، يُزرع أحد أنواع الأعشاب البحرية ، والذي ينمو نصف متر كل يوم. يتم معالجتها أيضًا لإنتاج البنزين ، وتستخدم أنواع أخرى من الطحالب كمواد خام في محطات الطاقة الحرارية ، مما يقلل من مشكلة الطاقة والمواد الخام.
طاقة الرياح
الرياح هي أحد المصادر التقليدية للطاقة. مرة أخرى في القرن السابع قبل الميلاد. ه. في بلاد فارس ، تم استخدام توربينات الرياح ، وفي عام 1920 في الولايات المتحدة ، تم استخدام أول توربينات رياح لتوليد الكهرباء. بعد 10 سنوات أخرى ، تم بناء توربينات الرياح في النمسا وبافاريا ، والتي زودت مناطق بأكملها بالكهرباء الخاصة بها.
تولد أنظمة الدفع الحديثة الكهرباء. بمساعدة قوة الرياح ، تتحرك المولدات الكهربائية ، والتي تزود شبكة الطاقة أو تتراكم الطاقة في البطاريات. وفقًا للخبراء ، فإن استخدام طاقة الرياح له مستقبل عظيم إذا أعطت البشرية الأفضلية لتطوير تقنيات الطاقة البديلة ، بدلاً من الطاقة النووية واستخدام النفط كمصدر للطاقة.
طاقة شمسية
فيما يتعلق بإنتاج الطاقة ، يمكننا التفكير في الشمس كنوع من المفاعلات النووية ذات الطاقة القصوى. يصل فقط جسيم صغير إلى الأرض ، ولكن حتى هذا يعطي إمكانية الحياة. هل يمكن تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية؟ نعم ، هذا ممكن تمامًا باستخدام الألواح الشمسية. اليوم بالفعل ، حيثما كانت الشمس مشرقة وحيث تكون الحاجة للكهرباء قليلة ، فإنهم يتلقون الطاقة مباشرة من الشمس. الخلايا الشمسية عبارة عن لوحات لها طبقتان رفيعتان للغاية. طبقة واحدة مصنوعة من السيليكون ، والأخرى مصنوعة من السيليكون والبورون. جنبًا إلى جنب مع ضوء الشمس الذي يصطدم بالبطارية الشمسية ، تخترق الفوتونات - أصغر جزيئات الضوء المنبعثة من الشمس - إلى طبقتها الخارجية. يقومون بتحريك الإلكترونات ، ونقلها إلى الطبقة الثانية ، وبالتالي إنشاء جهد كهربائي. تدخل الإلكترونات المنقولة مخزن التيار ، ثم في الموصلات الكهربائية. وهكذا ، على سبيل المثال ، تعمل المحطات التي تعمل بالطاقة الشمسية بالفعل على حل مشكلة الطاقة في الشرق الأقصى.
يتم تحسين الألواح الشمسية باستمرار. لا تزال باهظة الثمن ، لكننا نأمل أن تصبح فعالة ورخيصة في المستقبل القريب وستكون قادرة على حل مشكلة الطاقة العالمية وتلبية جزء كبير من احتياجات البشرية للكهرباء. تقع هذه المزارع الشمسية الآن في مناطق غير مأهولة بسبب الحرارة الشديدة. إن آفاق استخدام الطاقة الشمسية هائلة ، وفقًا للخبراء ، إذا استمرت تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين في التطور ، فيمكن تسليم الطاقة الشمسية المتراكمة في المناطق الصحراوية على شكل هيدروجين إلى البلدان المستهلكة.
لماذا نحافظ على احتياطيات الطاقة؟
رواسب النفط والفحم والغاز الطبيعي ، التي شكلها كوكبنا على مدى ملايين السنين ، تقضي البشرية في عدة سنوات. عندما نهدر هذه الاحتياطيات بتهور مع زيادة إنتاج الطاقة ، فإننا نسرق أحفادنا.
من خلال القيام بذلك ، فإننا نخل بتوازن الطاقة على الأرض ، لأنه يجب موازنة نسبة الطاقة المستلمة والعودة إلى الفضاء. إذا دمرت البشرية وحرقت احتياطيات الطاقة ، فإن الغازات تتشكل ، مما يمنع عودة الطاقة الشمسية الزائدة إلى الفضاء. نتيجة لذلك ، تنشأ مشكلة طاقة عالمية - كوكبنا يزداد دفئًا ، تظهر ظاهرة تسمى تأثير الاحتباس الحراري. يمكن أن يغير تأثير الاحتباس الحراري المناخ العالمي لدرجة أن الصحاري تتوسع ، وتتشكل أعاصير مدمرة ، ويذوب الجليد عند القطبين ، ويرتفع مستوى سطح البحر بشكل كبير ، وستغرق العديد من السواحل بالمياه.
بالإضافة إلى ذلك ، حان الوقت لاستنفاد موارد الطاقة. يدق العلماء ناقوس الخطر ، ويثبتون أن احتياطيات الطاقة ستستمر لعدة عقود ، ثم سينخفض استهلاك الطاقة ورفاهية البشرية أيضًا. حل المشكلة هو الانتقال السريع للمجتمع إلى الاستهلاك الرشيد لاحتياطيات الطاقة وتطوير طرق بديلة وآمنة جديدة لإنتاج الطاقة.
لماذا تدفع لشركات الطاقة مقابل الكهرباء كل شهر بينما يمكنك أن تزود نفسك بالطاقة بنفسك؟ المزيد والمزيد من الناس في العالم يفهمون هذه الحقيقة. ولذا سنخبرك اليوم عن 8 مصادر غير عادية للطاقة البديلة للمنزل والمكتب وأوقات الفراغ.
الألواح الشمسية في النوافذ
في الوقت الحاضر ، تعد الألواح الشمسية المصدر البديل الأكثر شيوعًا للطاقة في الحياة اليومية. تقليديا ، يتم تثبيتها على أسطح المنازل الخاصة أو في الأفنية. ولكن في الآونة الأخيرة أصبح من الممكن وضع هذه العناصر مباشرة في النوافذ ، مما يجعل من الممكن استخدام هذه البطاريات حتى لأصحاب الشقق العادية في المباني متعددة الطوابق.
في الوقت نفسه ، ظهرت بالفعل حلول تسمح لك بإنشاء ألواح شمسية بمستوى عالٍ من الشفافية. هذه هي عناصر الطاقة التي يجب تثبيتها في نوافذ أماكن المعيشة.
على سبيل المثال ، تم تطوير الألواح الشمسية الشفافة بواسطة متخصصين من جامعة ولاية ميتشيغان. تنقل هذه العناصر 99 في المائة من الضوء الذي يمر عبرها ، ولكن في نفس الوقت لها كفاءة تبلغ 7 في المائة.
ابتكرت شركة Uprise توربينات رياح غير عادية عالية الطاقة يمكن استخدامها على المستويين المحلي والصناعي. يوجد توربين الرياح هذا في مقطورة يمكن دفعها بواسطة سيارات الدفع الرباعي أو عربة سكن متنقلة.
عند طيها ، يمكن استخدام توربين Uprise على الطرق العامة. ولكن عندما تتكشف ، يتحول إلى توربين رياح كامل ارتفاعه خمسة عشر متراً وبقدرة 50 كيلو واط.
يمكن استخدام Uprise عند السفر في منزل متنقل ، لتوفير الطاقة للأشياء البعيدة أو المساكن الخاصة العادية. من خلال تركيب هذا التوربين في الفناء الخلفي لمنزله ، يمكن لمالكه بيع الكهرباء الفائضة للجيران.
مكاني باور هو أحد مشاريع الشركة التي تحمل الاسم نفسه ، والتي خضعت مؤخرًا لسيطرة معمل ابتكارات شبه سري. الفكرة من وراء هذه التكنولوجيا بسيطة ومبتكرة. هذه طائرة ورقية صغيرة يمكنها الطيران لمسافة تصل إلى كيلومتر واحد وتوليد الكهرباء.
تم تجهيز طائرة مكاني باور بتوربينات رياح مدمجة تعمل بنشاط على ارتفاعات حيث تكون سرعة الرياح أعلى بكثير من مستوى سطح الأرض. تنتقل الطاقة المستقبلة في هذه الحالة عبر السلك الذي يربط الطائرة الورقية بالمحطة الأساسية.
كما سيتم توليد الطاقة من تحركات طائرة مكاني باور نفسها. عن طريق سحب الكابل تحت قوة الرياح ، ستجعل هذه الطائرة الورقية الدينامو المدمج في المحطة الأساسية يدور.
بمساعدة مكاني باور ، يمكنك توفير الطاقة لكل من المنازل الخاصة والأشياء البعيدة حيث يكون من غير العملي وضع خط كهرباء تقليدي.
لا تزال كفاءة الألواح الشمسية الحديثة منخفضة للغاية. وبالتالي ، من أجل الحصول على مؤشرات أداء عالية منهم ، من الضروري تغطية المساحات الكبيرة باللوحات. لكن يمكن لتقنية تسمى Betaray زيادة الكفاءة بنحو ثلاث مرات.
Betaray هي وحدة صغيرة يمكن وضعها في فناء منزل خاص أو على سطح مبنى شاهق. يعتمد على كرة زجاجية شفافة يبلغ قطرها أقل بقليل من متر واحد. يقوم بتجميع ضوء الشمس وتركيزه على لوحة كهروضوئية صغيرة بدرجة كافية. تتميز أقصى كفاءة لهذه التقنية بعرض مذهل يبلغ 35 بالمائة.
في الوقت نفسه ، فإن تثبيت Betaray نفسه ديناميكي. يتكيف تلقائيًا مع موضع الشمس في السماء للعمل بأقصى إمكاناتها في أي وقت. وحتى في الليل ، تولد هذه البطارية الكهرباء عن طريق تحويل الضوء من القمر والنجوم وأضواء الشوارع.
أطلق الفنان الدنماركي الأيسلندي أولافور إلياسون مشروعًا استثنائيًا يسمى Little Sun ، والذي يجمع بين الإبداع والتكنولوجيا والالتزام الاجتماعي للأشخاص الناجحين تجاه المحرومين. نحن نتحدث عن جهاز صغير على شكل زهرة عباد الشمس ، والتي تمتلئ خلال النهار بالطاقة من ضوء الشمس من أجل جلب الإضاءة في المساء إلى أحلك زوايا الكوكب.
يمكن لأي شخص أن يتبرع بالمال من أجل ظهور مصباح Little Sun الشمسي في حياة أسرة من دول العالم الثالث. تسمح مصابيح Little Sun للأطفال من الأحياء الفقيرة والقرى النائية بقضاء أمسياتهم للدراسة أو القراءة ، والتي بدونها يكون النجاح في المجتمع الحديث مستحيلاً.
يمكنك أيضًا شراء مصابيح Little Sun لنفسك ، مما يجعلها جزءًا من حياتك الخاصة. يمكن استخدام هذه الأجهزة عند الخروج في الهواء الطلق أو لخلق جو مسائي مذهل في الهواء الطلق.
يسخر العديد من المتشككين من الرياضيين ، مدعين أن القوة التي ينفقونها أثناء التمرين يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء. وافق المبدعون على هذا الرأي وأنشأوا أول مجموعة في العالم من معدات التمرينات الخارجية ، كل منها عبارة عن محطة طاقة صغيرة.
ظهر أول ملعب رياضي للقلب الأخضر في نوفمبر 2014 في لندن. يمكن استخدام الكهرباء التي يولدها عشاق التمرين لشحن الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر اللوحية.
منصة Green Heart ترسل الطاقة الزائدة إلى شبكات الطاقة المحلية.
ومن المفارقات أنه حتى الأطفال يمكن جعلهم يولدون طاقة خضراء. بعد كل شيء ، فهم لا يكرهون أبدًا القيام بشيء ما ، بطريقة ما يلعبون ويسليون أنفسهم. لذلك ، ابتكر المهندسون الهولنديون أرجوحة غير عادية تسمى Giraffe Street Lamp ، والتي تستخدم قلق الأطفال في عملية توليد الكهرباء.
يولد مصباح شارع الزرافة الطاقة عند استخدامه للغرض المقصود منه. من خلال التأرجح في المقعد ، يقوم الأطفال أو الكبار بتحفيز الدينامو المدمج في هذا الهيكل.
بالطبع ، لن تكون الكهرباء المستلمة كافية للتشغيل الكامل لمبنى سكني خاص. لكن الطاقة المتراكمة خلال يوم الألعاب كافية تمامًا لتشغيل مصباح شارع غير قوي للغاية لبضع ساعات بعد الغسق.
يدرك مشغل الهاتف المحمول فودافون أن أرباحه تزداد عندما تكون هواتف العملاء مفتوحة على مدار الساعة ، ولا يقلق أصحابها أنفسهم بشأن مكان العثور على منفذ طاقة لشحن بطاريات أجهزتهم. لذلك ، قامت هذه الشركة برعاية تطوير تقنية غير عادية تسمى Power Pocket.
يجب وضع الأجهزة التي تعتمد على تقنية Power Pocket في أقرب مكان ممكن من جسم الإنسان من أجل استخدام حرارته لتوليد الكهرباء للاحتياجات المنزلية.
في الوقت الحالي ، بناءً على تقنية Power Pocket ، تم إنشاء منتجين عمليين: السراويل القصيرة وحقيبة النوم. تم اختبارهم لأول مرة خلال مهرجان Isle of Wight في عام 2013. تبين أن التجربة كانت ناجحة ، ليلة واحدة لشخص في مثل هذا كيس النوم كانت كافية لشحن بطارية الهاتف الذكي بحوالي 50 بالمائة.
في هذا الاستعراض ، تحدثنا فقط عن مصادر الطاقة البديلة التي يمكن استخدامها للاحتياجات المنزلية: في المنزل أو في المكتب أو في أوقات الفراغ. ولكن لا يزال هناك العديد من التقنيات "الخضراء" الحديثة غير العادية التي تم تطويرها للاستخدام على نطاق صناعي. يمكنك أن تقرأ عنها في المراجعة.