介绍
整个现代世界经济依赖于恐龙时代积累的财富：石油、天然气、煤炭和其他化石燃料。我们生活中的大部分活动，从乘坐地铁到在厨房加热水壶，最终都需要燃烧这一史前遗产。主要问题是这些现成的能源资源不可再生。人类迟早会从地底抽出所有的石油，燃烧所有的天然气，挖出所有的煤。那我们用什么来加热茶壶呢？
我们也不应该忘记燃料燃烧对环境的负面影响。大气中温室气体含量的增加导致整个地球的平均温度升高。燃料燃烧的产物污染空气。大城市的居民对此感觉特别好。
我们都在思考未来，即使这个未来并没有伴随我们而来。国际社会早就认识到化石燃料的局限性。以及它们的使用对环境的负面影响。主要国家已经在实施逐步过渡到环保和可再生能源的计划。
在世界各地，人类正在寻找并逐步引入化石燃料的替代品。长期以来，太阳能、风能、潮汐能、地热能和水力发电厂一直在世界各地运行。现在看来，是什么阻止我们在他们的帮助下满足人类的所有需求？
事实上，替代能源存在很多问题。例如，能源资源的地理分布问题。风电场只建在强风经常吹的地区，太阳能 - 阴天最少的地区，水力发电厂 - 在大河流上。当然，石油也并非随处可见，但运输起来更容易。
替代能源的第二个问题是不稳定。在风电场，发电取决于风，风不断改变速度或完全停止。太阳能发电厂在多云的天气里不能很好地工作，晚上根本不工作。
风和太阳都没有考虑能源消费者的需求。同时，热电厂或核电厂的能量输出是恒定的并且易于调节。解决这个问题只能是建设巨大的储能设施，在产量低的情况下创造储备。然而，这大大增加了整个系统的成本。
由于这些和许多其他困难，世界替代能源的发展正在放缓。燃烧化石燃料仍然更容易、更便宜。
但是，如果在全球经济规模上，替代能源不能提供太多好处，那么在单个房屋的框架内，它们可能非常有吸引力。许多人已经感觉到电、热和天然气的关税在不断增加。每年，能源公司都在深入普通人的口袋。
国际风险基金 I2BF 的专家首次介绍了可再生能源市场的概况。根据他们的预测，在 5 到 10 年内，替代能源技术将变得更具竞争力和普及。替代能源和传统能源的成本差距已经在迅速缩小。
能源成本是指替代能源生产商希望获得的价格，以补偿其在项目生命周期内的资本支出并提供 10% 的投资资本回报。这个价格还将包括债务融资的成本，因为大多数杠杆率很高。
给定的图表说明了对 2011 年第二季度各类替代能源和传统能源的评估（图 1）。
| 米。一。 | 各类替代能源和传统能源的评估 |
根据以上数字，地热能以及燃烧垃圾和填埋气产生的能源是所有类型替代能源中成本最低的。事实上，他们已经可以直接与传统能源竞争，但限制他们的因素是这些项目可以实施的地方数量有限。
对于那些想要摆脱电力工程师的一时兴起、想要为替代能源的发展做出贡献、只想节省一点能源的人，本书是写成的。
从书 V. Germanovich, A. Turilin “替代能源。利用风、太阳、水、地球、生物质能的实用设计。
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非传统资源的开发
非传统能源包括：
- 太阳的能量；
- 风能;
- 地热；
- 海潮和波浪的能量；
- 生物质；
- 环境的低势能。
由于大多数物种的普遍分布，它们的发展是可能的；人们还可以注意到它们的环境友好性和燃料成分的运营成本不存在。
然而，有一些负面的品质阻碍了它们在工业规模上的使用。这是一个低通量密度，这迫使使用大面积的“拦截”装置，以及随时间的变化。
所有这些都导致这样的设备具有很高的材料消耗，这意味着资本投资也会增加。好吧，由于与天气条件相关的某些随机因素而获得能量的过程会引起很多麻烦。
另一个最重要的问题是这种能源原材料的“储存”，因为现有的电力储存技术不允许大量这样做。然而，在国内条件下，家庭替代能源越来越受欢迎，所以让我们熟悉一下可以私人安装的主要发电厂。
一切都那么顺利吗？
看来，这种私人住宅供电技术早就应该被传统的集中式能源供应方式逼出市场。为什么这不会发生？有几个论据证明不支持替代能源。但它们的重要性是根据个人情况确定的——对于一些乡间别墅的业主来说，一些缺点是相关的，而另一些则根本不感兴趣。
对于大型乡村别墅，替代能源装置的效率不太高可能会成为一个问题。自然地，当地的太阳能系统、热泵或地热装置无法与最古老的水力发电厂、火力发电厂甚至核电厂的生产力相提并论。然而，通过安装两个甚至三个，通常可以将这个缺点降到最低。系统，使用更多的电力。这样做的结果可能是另一个问题 - 对于它们的安装，将需要更大的面积，这不可能在所有房屋项目中分配。
为了确保现代家庭熟悉的众多家用电器和供暖系统的不间断供应，需要大量的电力。因此，该项目应该提供能够产生这种电力的这种来源。这需要一笔可观的投资——设备越强大，价格就越贵。
此外，在某些情况下（例如，使用风能时），来源可能无法保证能源生产的稳定性。因此，有必要为所有通信配备存储设备。通常，为此目的安装电池和收集器，这需要所有相同的额外成本，并且需要在房屋中分配更多平方米。
来自风的能量
我们的祖先早就学会了利用风能来满足他们的需要。原则上，从那时起设计并没有太大变化。只有磨石被发电机驱动器取代，发电机驱动器将旋转叶片的能量转化为电能。
要制作发电机，您将需要以下部件：
- 发电机。有些使用洗衣机的电机，稍微改造转子；
- 乘数;
- 电池及其充电控制器；
- 电压互感器。
风力发电机
自制风力发电机的方案有很多。它们都是按照相同的原理完成的。
- 正在组装框架。
- 转环已安装。叶片和发电机安装在其后面。
- 安装带有弹簧连接器的侧铲。
- 带有螺旋桨的发电机安装在框架上，然后安装在框架上。
- 连接并连接到旋转组件。
- 安装集电器。将其连接到发电机。电线通向电池。
建议。叶片的数量将取决于螺旋桨的直径以及发电量。
替代能源的主要类型
最近，实际尝试了许多获取能量的非传统方法。统计数据表明，我们仍在谈论千分之一的潜在用途。
替代能源开发过程中不可避免地面临的典型困难是大多数国家在将自然资源开发为国家财产的法律上存在完全空白。替代能源不可避免的征税问题与缺乏法律阐述密切相关。
考虑使用最广泛的 10 种替代能源。
风
风能一直被人类利用。现代技术的发展水平使我们能够使其几乎不间断。
同时，使用风车发电，类似于磨坊，特殊设备。风车的螺旋桨将风的动能传递给发电机，发电机通过旋转叶片产生电流。
这种风电场在中国、印度、美国和西欧国家尤为普遍。丹麦无疑是该领域的领导者，顺便说一句，它是风能的先驱：第一个装置出现在 19 世纪末。丹麦以这种方式关闭了总电力需求的 25%。
20世纪末，中国只有借助风力发电机才能为山区和沙漠地区提供电力。
风能的使用也许是最先进的能源生产方式。这是一种理想的合成变体，其中将替代能源和生态相结合。世界上许多发达国家都在不断增加以这种方式产生的电力在其总能源平衡中的份额。
太阳
利用太阳辐射产生能量的尝试也已经进行了很长时间，目前它是开发替代能源最有希望的方法之一。地球上许多纬度的太阳终年发光，向地球传递的能量是全人类一年消耗的数万倍，这一事实激发了太阳能站的积极使用。
大多数最大的站点都位于美国，太阳能总共分布在近一百个国家。以光电池（太阳辐射的转换器）为基础，组合成大型太阳能电池板。
地球的热量
地球深处的热量被转化为能源，用于世界许多国家的人类需求。热能在火山活动地区非常有效，那里有许多间歇泉。
该领域的领先者是冰岛（该国首都雷克雅未克完全拥有地热能源）、菲律宾（占总余额的 20%）、墨西哥（4%）和美国（1%）。
由于无法远距离传输地热能（典型的当地能源），因此使用这种类型的能源受到限制。
在俄罗斯，堪察加仍然有一个这样的电站（容量 - 11 MW）。在同一个地方正在建设一个新站（容量 - 200 MW）。
近期最有前途的十种能源包括：
- 基于太空的太阳能站（该项目的主要缺点是巨大的财务成本）；
- 一个人的肌肉力量（需求，首先是微电子）；
- 潮起潮落的能源潜力（缺点是建设成本高，每天的电力波动巨大）；
- 燃料（氢气）容器（需要建造新的加油站，为它们加油的汽车成本很高）；
- 快速核反应堆（浸入液态钠中的燃料棒）——该技术极具前景（可重复利用废旧废物）；
- 生物燃料 - 已被发展中国家（印度、中国）广泛使用，优势 - 可再生性、环境友好性、劣势 - 资源利用、用于种植作物的土地、牲畜步行（价格上涨、缺乏食物）；
- 大气电（闪电能量势的积累），主要缺点是大气前沿的流动性，放电速度（积累的复杂性）。
利用风能和太阳能
供暖系统中的风力涡轮机
动能风能通常用于为建筑物供电，但在接近理想条件下的强大模型可以提供至少部分供暖。
如果不考虑初始成本，那么对于消费者而言，由此产生的电费将一文不值。
非常重要的是，风力发电机的运行不需要辅助资源，它们始终自主运行。这些作为辅助能源的装置成功地集成到以其他类型的加热装置为主要装置的系统中。这些单元作为辅助能源，成功地集成到以其他类型的加热设备为主要设备的系统中。
这些作为辅助能源的装置成功地集成到以其他类型的加热装置为主要装置的系统中。
风力涡轮机设计的类型很多，但通常分为两大类：
- 带有螺旋桨式叶片的水平风力涡轮机。这些机组的生产效率更高（风能利用率高达 52%），因此它们更适合供暖需求，但它们有一些运营和消费者限制。
- 具有垂直旋转轴的风力发电机。这些涡轮机的功率相对较弱（KIEV 不到 40%），但它们不需要朝向风的方向，它们不仅可以使用层流，还可以使用湍流，即使在低速时它们也开始产生电流。它们更容易维护，因为发电机靠近地面，而不是吊船的桅杆上。
以下是使用风车取暖的一些缺点：
- 资本成本高。超过 70% 的资金用于辅助元件：电池、逆变器、控制自动化、安装结构。投资只有在几十年后才会得到回报。
- 低效率 - 低功耗。此外，在将电能转化为热能的过程中会损失部分能量。
- 地形要求存在高速的恒定风。能量不稳定，高度依赖天气和季节，需要定期监测和积累。
- 设备占用大量空间。
- 风力涡轮机在运行过程中会产生大量噪音。
太阳能系统直接加热冷却剂或通过光伏方法转换能量。在第一种选择中，太阳光线加热水/防冻剂（在某些型号中为空气），将其输送到房屋并通过散热器散发热量。在第二种情况下，光子被转化为电能，为传统的电力加热设备（锅炉、加热器、加热地板）供电。
因此，有两种类型的设备：
- 太阳能集热器。该系统由冷却液循环回路、蓄水箱和收集器本身组成。根据设计，收集器分为：平板、真空和空气（空气用作冷却剂）。
- 太阳能板。该装置由带有光电管、控制器和逆变器的面板组成。电池产生 24 或 12 伏的直流电，收集在电池中，通过逆变器转换为交流电 (220 V) 后，提供给插座。
太阳能装置有几个缺点。首先，对气象因素和周期性（季节性和日常）的依赖。电池效率低，无法提供大量稳定的能量，它们必须占用很大的面积并配备昂贵的可充电电池，经常需要更换。收集器的缺点是它们对电力的依赖（用于泵或风扇的操作），或者，例如，冷却剂冻结的危险。
全球范围内的替代能源
世界上使用 AES 的统计数据似乎让人有理由感到乐观。在欧盟，2017 年可再生能源的发电量超过了燃煤电厂的发电量。 2018 年，它们在其他“脏”资源中所占的份额从 30% 增加到 32.3%。
根据 7 月份的一份报告，2018 年，太阳能和风力发电厂运营 40 年来，它们的全球容量首次达到 1 太瓦（1000 吉瓦）。 90% 的产能仅在最近 10 年内出现。
AIE 存在三个主要问题：
- 他们提倡使用政治，最终消费者自掏腰包购买“绿色”能源。引入可再生能源的间接税占关税的很大一部分。批评人士一再表示，刺激性关税补贴过高，成本迟早会引起消费者的负面反应。
- 只有在传统发电来源的背景下，才能称这些资源是安全的。事实证明，风力涡轮机能够消灭昆虫。几乎所有此类装置的生产都对环境有害。由于太阳能硅生产的排放，太阳能电池板特别“脏”。
- 尽管可再生能源在全球能源“蛋糕”中的份额越来越大，但仍无法与传统能源竞争。使用它们是无利可图的，设备需要大量的资本支出，回报率非常低，因此，随着国家支持的减少，对可再生能源的需求立即下降。就连德国权威刊物《世界报》也承认，“风车行业正处于深度淘汰中”。
关于该主题的结论和有用的视频
关于在小型乡间别墅中结合替代能源发电的视频：
一个亲手制作风力发电机的视频将帮助您轻松了解设备的原理：
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很有可能拒绝传统的取暖方式。为此，您需要根据该地区的特点，您的乡间别墅的面积和当地地区，仔细选择一个替代方案或组合几个。
太阳的能量、地球的能量、风力的能量、植物和动物来源的家庭垃圾的处理，完全有能力成为天然气、煤炭、木柴和有偿电力的有价值的替代品。
您是否正在使用一种替代能源供家庭使用？分享您组装该装置的成本以及回报的速度。
或者，也许您的一位朋友已经为他的乡间别墅配备了可再生能源？使用太阳能电池板系统或热泵作为热、热水和电的独立来源？
