Энергетический суверенитет

По моему глубокому убеждению, основная цель дауншифтера, заключена в как можно большей независимости оного от:

1. "Благ" цивилизации, за которые приходится расплачиваться своими ресурсами;

2. Воздействий внешней среды обитания;

3. Обязательств перед законодательной базой страны обитания.

Все это не должно исключать плотную коммуникативную интеграцию дауншифтера в мировое интернет-сообщество. Все это приводит дауншифтера к необходимости заранее добиться ряда суверенитетов для самого себя или общности, решившей совместно покинуть общепринятый образ жизни. И хотя полный суверенитет личности практически невозможен, все-же в этой статье я попытаюсь свести некоторые наработки из мирового опыта. В этой статье речь пойдет об, на мой взгляд самом главном – энергетическом суверенитете, потому как цивилизация плотно удерживает дауншифтера в своем энергетическом капкане.

Итак,

Энергетический суверенитет

Является одним из самых важных, потому как позволяет дауншифтить "цивилизованно". Ведь нужно запитать некоторое количество девайсов, того же ноута и роутера с модемом, зарядить планшет или мобильный телефон. Многие, покидая прежние места обитания, вынуждены все-таки поддерживать собственный бизнес или каким-нибудь способом получать доступ к своему рентному капиталу. Да и попросту не терять контакт со своими родственниками, друзьями и теми людьми, которые остались в «прошлой» жизни дауншифтера. Одновременно, необходимо периодически нагревать воду, готовить пищу да и просто не замерзнуть в холодных или прохладных регионах обитания.

Солнечные мини-электростанции

На сегодняшний день человечество все серьезнее сталкивается с проблемами использования традиционных источников энергии. Запасы их неумолимо сокращаются, а стоимость растет с каждым годом. Вследствие этого вопрос об альтернативных источниках получения энергии становится все более актуальным. Так почему бы нам не обратится к Солнцу и не воспользоваться его бесплатной солнечной энергией, к тому же ученые уже давно изобрели эффективные способы ее обработки и использования в качестве электроэнергии при помощи солнечных батарей. Например, солнечные батареи для дома – отличный способ экономии вашего семейного бюджета там, где нет линий электроснабжения. Ведь используя бесплатную солнечную энергию, вам не придется больше платить за электричество и вести коммуникации к дому. Солнечная энергия является бесплатной возобновляемой энергией, которая не загрязняет окружающую среду, не влияет на парниковый эффект и всегда находится рядом. В последнее время все большее количество людей понимают, что на объектах, которые удалены от центрального электроснабжения выгодно использовать экономичные, надёжные и эффективные солнечные батареи, цена на которые сегодня является уже вполне приемлемой для многих жителей Украины. Так, солнечные батареи устанавливают на крышах частных домов, квартирных домов, гостиниц технических объектов и т.д. Те, кто уже воспользовались технологиями солнечных панелей, смогли по достоинству оценить их работу и эффективность.

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя. 

Плоские

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрным цветом либо спецраствором, для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурит). Трубки, по которым распространяется вода, изготавливаются из сшитого полиэтилена (PEX) либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметиком.

При отсутствии разбора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть воду до 190—200 °C.

Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4% (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение "запаса мощности" по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой) Используется также алюминиевый экран.

Вакуумные

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие улавливающее солнечную энергию. между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Устройство бытового солнечного коллектора

Теплоноситель (вода, воздух или антифриз) нагревается, циркулируя через коллектор, а затем передает тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.

В простом варианте циркуляция воды происходит естественно из-за разности температур в коллекторе и баке-аккумуляторе, который располагается выше.

В более сложном варианте коллектор имеет свой контур, заполненный водой или антифризом. В контур включается насос для циркуляции теплоносителя. Бак может располагаться как непосредственно рядом с коллектором, так и внутри здания.

В тех случаях, когда солнечной энергии недостаточно, температуру воды на нужном уровне поддерживает дополнительный электрический нагревательный элемент, который устанавливают за баком-аккумулятором. Такое решение позволяет повысить эффективность солнечной установки, поскольку КПД солнечного коллектора снижается с ростом температуры теплоносителя.

Бывают и солнечные водонагревательные установки аккумуляционного типа, в которых отсутствует отдельный бак-аккумулятор, а нагретая вода сохраняется непосредственно в солнечном коллекторе. В этом случае установка представляет собой близкий к прямоугольной форме бак.

Применение

Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется тёплая и горячая вода (30—90 °C), проходят в пищевой и текстильной промышленности, которые таким образом имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов.

В Европе в 2000 году общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире — 71,341 млн м².

Солнечные коллекторы — концентраторы могут производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга.

Солнечные коллекторы могут использоваться в установках для опреснения морской воды. По оценкам Германского аэрокосмического центра (DLR) к 2030 году себестоимость опреснённой воды снизится до 40 евроцентов за кубический метр воды.

Микро ГЭС, мини ГЭС

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых гидроэлектростанций (микро-ГЭС) – одно из наиболее эффективных направлений развития альтернативной энергетики.

Малая гидроэнергетика является прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению для удаленных и труднодоступных районов и районов с ограниченной передаточной мощностью ЛЭП.

Использование мини-ГЭС позволяет зафиксировать стоимость энергоресурсов на приемлемом для потребителя уровне, решает проблему перебоев электроэнергии.

Преимущества микро- и мини-ГЭС:

• отсутствует нарушение природного ландшафта и окружающей среды в процессе строительства и на этапе эксплуатации;
• отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она не теряет первоначальных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения;
• практически отсутствует зависимость от погодных условий;
• обеспечивается подача потребителю дешевой электроэнергии в любое время года;
• отсутствуют проблемы, характерные крупной гидроэнергетике (строительство сложных и дорогостоящих гидросооружений, затопление местности и т.п.).

 Источниками энергии для малой гидроэнергетики являются:

• небольшие реки, ручьи,
• естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем,
• технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы),
• перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

Ветрогенераторы

Энергия ветра - это экологически чистая, неисчерпаемая энергия. Для преобразования энергии ветра в электрическую энергию служат ветряные электростанции (мельницы, ветрогенераторы).

Ветряные мельницы используемые для выработки электрической энергии бывают разных размеров. Большие ветрогенераторы, которые обычно используются на ветряных фермах (электростанциях), могут вырабатывать большое количество электричества - сотни мегаватт, которым можно обеспечивать сотни домов. Небольшие ветряки, которые вырабатывают не больше 100 кВт электроэнергии, используются в частных домах, фермах, подсобных хозяйствах и т.п., служат источником дополнительной электроэнергии, способствуют уменьшению оплаты за основной источник электроэнергии.
Очень маленькие ветряки, мощность которых составляет 20-500 Вт, используются для подзарядки аккумуляторов и др. сферах, где не требуется большое количество электроэнергии.

Небольшие ветроэлектростанции будут экономически эффективны, если будут соблюдены следующие условия:

• ветер в вашем месторасположении дует стабильно и много дней в году;
• есть достаточно места для установки ветряка;
• местными властями разрешена установка ветряков;
• ваши затраты на электроэнергию высоки;
• вы не подключены к питающей сети или она находится далеко от вас;
• вы готовы инвестировать деньги в ветрогенератор;
• во избежание проблем с соседями, ветряк должен находится не ближе чем 250-300м к ним.

Требования к ветру

Будет ли ваш ветряк для дома экономически целесообразным - больше всего зависит от качества ветра. В большинстве случаев, среднегодовая скорость ветра в 4.0-4.5 м/с (14.4-16.2 км/ч) является тем минимумом, чтобы ветрогенератор был экономически выгоден. В анализе ветра вам помогут сайты, где представлены карты ветров России и других стран.
Также, вам может помочь местная метеорологическая станция, где вы можете посмотреть архив данных по силе ветра. Но следует обратить внимание на расположение станции, т.к. различные препятствия - деревья, строения, возвышенности могут стать причиной искаженных данных о ветре.

Для более точной оценки ветра в вашей местности вам необходимо приобрести устройства измеряющие скорость ветра. Особенно это актуально, если ваша местность холмистая или имеет необычный ландшафт.

Наиболее важной деталью в приборе для измерения скорости ветра является анемометр. Он состоит из чашечной (или лопастной) вертушки укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. Лопасти анемометра вращаются и вырабатывают сигнал, пропорциональный скорости ветра. При покупке анемометра не будет лишним приобрести устройство, записывающее показания с него, а также трипод, кронштейн и т.п., где он будет монтироваться.

Существуют более дорогие цифровые устройства для измерения скорости ветра. Там также используется анемометр, но данные поступают в компьютер, где они обрабатываются и запоминаются. В последнее время данные устройства становятся все более популярными и дешевыми. Пример данных о скорости ветра, снимаемых и отображаемых в реальном времени вы можете посмотреть на сайте gdeduet.ru

Неважно какой измерительный инструмент вы используете для оценки скорости ветра, но хотя бы минимум один раз в год вы должны сравнивать ваши данные с другими. Также важно измерительно оборудование размещать достаточно высоко, чтобы избежать турбулентности, которая создается деревьями, строениями и другими препятствиями. Наиболее оптимальным размещением измерительного прибора является его размещение на уровне центра ротора ветрогенератора.

Место для размещения ветрогенератора

Большое значение имеет место, где вы собираетесь разместить ваш ветряк. Помните, что не следует его размещать вблизи деревьев, домов и т.п., т.к. вы не получите полной отдачи от ветряка.

Также учитывайте что:

• сила ветра всегда больше на вершине холмов, у береговой линии, в степях, в местах где нет деревьев и строений.
• деревья могут расти, а ветряк - нет.
• необходимо заранее информировать соседей о ваших планах, во избежании проблем с ними в будущем.
• желательно поставить ветряк на достаточном расстоянии от соседей. Обычно достаточно 250-300м.

Не ожидайте, что ваша ветроэлектростанция будет все время вырабатывать достаточное количество электроэнергии. Скорость ветра в одном и том же месте может сильно различаться и как следствие будет и различаться количество вырабатываемой электроэнергии. И если сила ветра будет меняться в пределах 10%, то вырабатываемая электроэнергия будет изменяться в пределах 25%!

Тепловые насосы

Возможность получения энергии от солнечных батарей известна каждому. Но климатические условия, отличающиеся пасмурностью, не позволяют полностью перейти на солнечную энергию, поэтому приходится искать альтернативные источники энергии, допускающие использование в летнее время. Среди таких решений могут быть ветрогенераторы, бензогенераторы, а также тепловые насосы. Ветрогенераторы не могут обеспечить постоянную работу в сети, а его аккумулятор необходимо заряжать вспомогательным источником энергии. Неплохую перспективу представляет приспособление, имеющее название теплового насоса. Данная технология находит успешное применение в западноевропейских странах, а сегодня пользуется немалым спросом и у нас. Это оборудование применяется для отопления индивидуальных домов, поскольку позволяет сэкономить расходы, большая часть которых приходится на отопление жилища.
С технической точки зрения, это название имеет некоторую неточность, которая объясняется метафорическим характером. Посредством применения теплового насоса происходит выкачивание тепла из среды, которая отличается небольшой, но постоянной температурой. В качестве источника тепла может быть грунт, или скалистая порода, и даже глубинная вода.
К числу основных агрегатов теплового насоса относятся теплообменник, компрессор и конденсатор. Связующим звеном выступает замкнутый трубопровод, в котором циркулирует хладагент, а его состояние может быть жидким или газообразным.
Сначала охлажденный теплоноситель подается в трубопровод, который может быть углублен в грунте, а затем он нагревается. После этого тепло поступает через теплообменник на внутренний контур теплового насоса. Хладагент под действием низкой температуры меняет жидкое состояние на газообразное, а после попадания газа в компрессор он сжимается и происходит обмен тепла.

Электростанция на дровах

Компактная металлическая печь на дровах прекрасно выполняет множество функций: отапливает помещение, разогревает и готовит пищу, генерирует постоянное напряжение 12 вольт.

 Мини электростанция преобразует тепловую энергию горящих дров в электрическую энергию.

 Электричество, вырабатываемое термоэлектрическим генератором обеспечивает мощность 50 Вт, которое можно использовать для освещения, подзарядки телефона и ноутбука, для небольшого телевизора, для питания аудио системы и других нагрузок.

При работе печи миниэлектростанции в номинальном режиме отопления помещения или приготовления пищи, термогенератор печи выдает постоянное напряжение 12 вольт и мощность не менее 50 вт.

При использовании современных энергосберегающих устройств, этой мощности вполне достаточно для обеспечения автономного уровня жизни.

 По сравнению с получением электроэнергии солнечными батареями, ветровыми электростанциями, дизельными и бензиновыми генераторами, на российских широтах получение электроэнергии из тепла печи имеет ряд преимуществ. Основные преимущества мини электростанции KIBOR: бесшумность по сравнению с работающим вертогенератором, бензо или дизельным генератором; экологичность – нет выделений, не загрязняет помещение, надежность – нет движущихся частей.

Электричество вырабатываемое энергогенерирующей дровяной печью, достаточно для подключения нескольких светодиодных лампочек, подключения портативного телевизора, зарядки аккумуляторов ноутбука, фото- или видеокамеры, мобильного или спутникового телефона, радиоприемника, DVD плеера и других портативных энергосберегающих устройств.

По результатам полевых и лабораторных испытаний после зажигания дров в печи, электрогенератор Кибор выходит на стабильный режим через 6—8 минут.

Электрическая часть миниэлектростанции на дровах состоит из двух термоэлектрических модулей 4, закрепленных на вертикальных стенках и соединенных бронированным кабелем 5 с блоком стабилизации напряжения.

Термоэлектрический генератор преобразует тепловую энергию в электрическую. Блок предназначен для установки на боковую вертикальную поверхность дровяной печи без экрана с температурой от 200°С до 450°С. 

И в заключение – фантастическая перспектива

Генератор «Тэсла»

Генератор на явлении резонанса, который генерирует электроэнергию электроэнергией. Из опыта Фарадея, известно о появлении тока. Сделаем цепь из батарейки и катушки, в которую вставляем сердечник из металла. Из опыта видно, что в цепи будет больше тока, и чем будет сильнее напряжённость магнитного поля катушки, тем генератор больше генерирует электроэнергии электроэнергией. На таком принципе работает генератор, без приложенной механической энергии.

Хотя на сегодняшний день еще нет достоверного подтверждения функционирования подобного вида источника электроэнергии, все-таки будем надеяться на то, что в скором времени такие устройства появятся.

А пока что будем довольствоваться тем, что есть. Главное это то, чтобы все мечты сбывались. И те, кто задумал сменить привычный для общества образ жизни на тот, который им лучше подходит, пусть исполнят свои мечты!