Истощение месторождений нефти, угля и газа может привести к глобальной энергетической катастрофе. Ведь традиционные источники энергии иссекаемы. А ветер, Солнце, реки, океаны и моря обладают неисчерпаемыми запасами энергии. Доступна в неограниченных количествах и биомасса, и вторсырье.
В книге рассматриваются устройства, с помощью которых можно получать энергию из неисчерпаемых или возобновляемых природных ресурсов. Такие устройства снижают зависимость от традиционного сырья. Повсеместный переход на альтернативную энергетику может эту зависимость полностью исключить.
В ряде случаев использование традиционных источников или дорого, или они расположены так далеко от загородного дома, что коммуникации проложить невозможно. В этих случаях стоит задача электроэнергию и тепло получить на месте его использования. Это совершенно реально, да и экономически выгодно.
Книга рассказывает об использовании солнечного излучения, механической энергии ветра, течения рек, приливов и отливов морей и океанов, геотермальной энергии Земли, биомассы для получения электроэнергии и тепла.
Книга предназначена для широкого круга домашних мастеров.
Введение
Истощение месторождений нефти, угля и газа грозит глобальной энергетической катастрофой. В 2014 году совершенно ясно, что альтернативная энергетика и энергосбережение — это единственный билет в будущее и надежда на выживание основной массы населения планеты.
Устройства, с помощью которых можно получать энергию из неисчерпаемых или возобновляемых природных ресурсов, снижают зависимость от традиционного сырья. А повсеместный переход на альтернативную энергетику может эту зависимость полностью исключить.
Вся современная мировая экономика зависит от богатств, накопленных еще во времена динозавров: нефти, газа, угля и прочих видов ископаемого топлива. Большинство действий в нашей жизни: от поездки в метро до подогревания чайника на кухне, в конечном итоге, требуют сжигания этого доисторического наследства. Основная проблема в том, что эти легкодоступные энергетические ресурсы не возобновляются. Рано или поздно человечество выкачает из земных недр всю нефть, сожжет весь газ и выкопает весь уголь. На чем тогда будем греть чайники?
Не стоит также забывать и об отрицательном экологическом воздействии сжигания топлива. Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере приводит к увеличению средней температуры на всей планете. Продукты сгорания топлива загрязняют воздух. Жители крупных городов особенно хорошо на себе это чувствуют.
Все мы задумываемся о будущем, пусть даже это будущее наступит не при нас. Мировое сообщество уже давно осознало ограниченность запасов ископаемого топлива. И отрицательное воздействие их использования на экологию. Ведущие государства уже сейчас внедряют программы постепенного перехода на экологически чистые и возобновляемые источники энергии.
Глава 1
ИСПОЛЬЗУЕМ ЭНЕРГИЮ ВЕТРА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
1.1. Можно ли использовать бесплатный ветер?
Ветрогенератор
(ветроэлектрическая установка или ветроэлектростанция) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Устройство ветроэлектрической установки в упрощенном виде представлено на рис. 1.1.
Рис. 1.1.
Устройство ветроэлектрической установки
1.2. Как оценить скорость ветра для ветрогенератора
Скорость ветра — это самый важный фактор, который влияет на количество энергии, вырабатываемой ветрогенератором.
Приведенная внизу табл. 1.3 показывает значения энергии ветра в стандартных условиях (сухой воздух, плотность — 1,225 кг/м
3
, атмосферное давление 760 мм рт. столба). Формула расчета количества энергии (определяется в Вт/м
2
) выглядит следующим образом:
1.3. Немного теории ветродвигателя
Секундная энергия или мощность потока пропорциональна кубу скорости, т. е. если скорость ветра увеличилась, например, в два раза, то энергия воздушного потока возрастает в 23 = 2 x 2 x 2 = 8 раз.
Мощность, развиваемая ветродвигателем, изменяется также пропорционально квадрату диаметра ветроколеса, т. е. при увеличении диаметра в 2 раза, мощность при той же скорости ветра увеличивается в 4 раза (
http://www.freeenergyengines.ru/
).
Однако в механическую работу можно превратить только часть энергии потока, протекающего через ветроколесо. Другая часть энергии теряется на трение воздушных частиц и различные потери, так как ветроколесо оказывает сопротивление движению воздушных частиц. Кроме того, значительная часть энергии содержится в воздушном потоке, уже прошедшем через ветроколесо. Это объясняется тем, что поток за ветроколесом также имеет некоторую скорость.
В теории крыльчатых ветродвигателей доказывается:
♦ что скорость потока за ветроколесом не может быть равна нулю;
1.4. Упрощенная схема работы ветрогенератора
На сегодня существует два основных варианта работы ветрогенераторов.
Классическая несетевая схема: работа с аккумуляторными батареями и обычным инвертором
. Этот вариант позволяет полностью или частично использовать автономное энергообеспечение. Для него неважно наличие общественной электросети (рис. 1.5).
1.5. Что нужно учесть перед началом сборки ветрогенератора
Безопасность.
Самым большим приоритетом должна быть безопасность. Человеческая жизнь важнее любого электричества. Ветрогенераторы могут быть очень опасны из-за быстродвижущихся частей, электрических искр, меняющихся погодных условий. Ваше рабочее место должно быть хорошо освещено, вы должны обязательно работать в перчатках, электросистема должна быть заземлена, при подъеме к генератору используйте страховые веревки и т. д.
Тип генератора.
Прежде всего, нужно определиться, будет ли ветрогенератор горизонтальным или вертикальным (роторным). В Интернете почему-то много информации о том, как создать именно роторный ветрогенератор, например, из старой бочки.
Во-первых, что коэффициент съема ветра у такого роторного генератора будет, мягко говоря, не очень высоким. Во-вторых, мало кто знает, что балансировка роторного генератора — процесс довольно сложный. Производитель учитывает множество нюансов, чтобы защитить свое творение от разноса на сильных ветрах. И если сравнивать заводской процесс балансировки горизонтального и вертикального ветрогенератора, то «вывести» горизонтальный проще (это, кстати, один из факторов, почему вертикальные ветрогенераторы дороже).
Если бочка стоит на мачте высотой в метр и упадет из-за плохой балансировки, то не страшно. Только вот, заводские вертикальные генераторы ставят на мачты 17–21 м. Представляете, если раскрученная на ветру, плохо сбалансированная «бочка» слетит с такой высоты?
Выбор мощности генератора
. Казалось бы, ответ очевиден: чем мощнее, тем лучше. Но сложность в том, что с ростом мощности установки увеличивается диаметр (а значит и вес) ветроколеса.