L'énergie solaire comme source d'énergie alternative : types et caractéristiques des systèmes solaires

L'histoire du développement de l'énergie solaire

Ils ont essayé "d'apprivoiser" le soleil à l'époque d'Archimède. À ce jour, la légende des navires en feu à l'aide d'un immense miroir a survécu - les habitants de Syracuse ont dirigé un faisceau focalisé sur la flotte ennemie.

Dans l'histoire du développement de l'énergie solaire, il y a des faits sur l'utilisation de l'énergie solaire :

• pour chauffer des palais de pierre;
• évaporation de l'eau de mer pour produire du sel.

Les chauffe-eau se sont améliorés lorsque Lavoisier a utilisé une lentille pour concentrer les rayons infrarouges. C'était ainsi que le fer était fondu. Plus tard, les Français ont commencé à utiliser de l'eau chauffée à l'état de vapeur pour un entraînement mécanique des équipements d'impression. Les scientifiques ont commencé à parler des perspectives de l'énergie solaire après la création des semi-conducteurs. Sur leur base, les premières photocellules ont été créées.

Développement des sources non traditionnelles

Les sources d'énergie non traditionnelles comprennent :

• énergie du soleil;
• l'énergie éolienne;
• géothermique;
• énergie des marées et des vagues ;
• biomasse;
• énergie à faible potentiel de l'environnement.

Leur développement semble possible du fait de la répartition omniprésente de la plupart des espèces ; on peut également noter leur respect de l'environnement et l'absence de coûts d'exploitation pour la composante carburant.

Cependant, certaines qualités négatives empêchent leur utilisation à l'échelle industrielle. Il s'agit d'une faible densité de flux, ce qui oblige à utiliser des installations "interceptantes" d'une grande surface, ainsi qu'une variabilité dans le temps.

Tout cela conduit au fait que de tels dispositifs ont une consommation de matière élevée, ce qui signifie que les investissements en capital augmentent également. Eh bien, le processus d'obtention d'énergie en raison d'un élément aléatoire associé aux conditions météorologiques cause beaucoup de problèmes.

L'autre problème le plus important est le "stockage" de cette matière première énergétique, puisque les technologies existantes de stockage de l'électricité ne permettent pas de le faire en grande quantité.Cependant, dans les conditions domestiques, les sources d'énergie alternatives pour la maison deviennent de plus en plus populaires, alors familiarisons-nous avec les principales centrales électriques pouvant être installées en propriété privée.

l'énergie géothermique

Des types inexplorés de sources d'énergie alternatives se cachent dans les entrailles du globe. L'humanité connaît la force et l'ampleur des manifestations naturelles. La puissance de l'éruption d'un volcan est incomparable avec l'une des centrales électriques artificielles.

Malheureusement, les gens ne savent toujours pas comment utiliser cette énergie gigantesque pour de bon, mais la chaleur naturelle de la Terre ou l'énergie géothermique attire l'attention des scientifiques, car c'est une ressource inépuisable.

On sait que notre planète émet chaque année une énorme quantité de chaleur interne, qui est compensée par la désintégration radioactive des isotopes dans la croûte terrestre. Il existe deux types de source d'énergie géothermique.

Piscines enterrées

Ce sont des piscines naturelles avec de l'eau chaude ou un mélange vapeur-eau - sources hydrothermales ou vapeur-thermiques. Les ressources de ces sources sont extraites par des forages, puis l'énergie est utilisée pour les besoins de l'humanité.

Rochers

La chaleur des roches chaudes peut être utilisée pour chauffer l'eau. Pour ce faire, il est pompé dans les horizons pour une utilisation ultérieure à des fins énergétiques.

Un des inconvénients de ce type d'énergie est sa faible concentration. Cependant, dans des conditions où, lors d'une plongée tous les 100 mètres, la température augmente de 30 à 40 degrés, son utilisation économique peut être assurée.

La technologie d'utilisation de cette énergie dans des "zones géothermiques" prometteuses présente des avantages évidents :

• réserves inépuisables;
• propreté écologique;
• l'absence de coûts importants pour le développement des sources.

La poursuite du développement de la civilisation est impossible sans l'introduction de nouvelles technologies dans le domaine de l'énergie. Sur ce chemin, il y a des tâches insolubles que l'humanité doit encore résoudre.

Néanmoins, le développement de cette direction joue un rôle important et il existe déjà aujourd'hui des équipements permettant d'économiser considérablement les ressources.Les sources d'énergie traditionnelles et alternatives leur sont une excellente alternative. Pour mettre en œuvre de telles idées, il faut de la patience, des mains habiles, ainsi que des compétences et des connaissances.

Conception d'un système de chauffage sur capteurs

Tout d'abord, nous traiterons en détail des différences de structure et de fonctionnement des batteries et des collecteurs.

Le panneau est constitué de plusieurs cellules solaires interconnectées sur un cadre en matériaux énergétiques non conducteurs.

Les convertisseurs photovoltaïques sont des structures assez complexes, qui sont une sorte de sandwich de plaques avec des caractéristiques et des objectifs différents.

En plus des modules solaires et des fixations spéciales, le système se compose des éléments suivants :

• batteries pour le stockage de l'énergie;
• un contrôleur qui surveillera le degré de charge de la batterie ;
• onduleur - pour convertir le courant continu en courant alternatif.

Les collecteurs sont de deux types : sous vide et plats.

Les capteurs sous vide sont constitués de tubes de verre creux avec des tubes de plus petit diamètre à l'intérieur contenant un absorbeur d'énergie. Des tubes plus petits sont connectés au liquide de refroidissement. Dans l'espace libre entre eux se trouve un vide qui retient la chaleur.

Le principe de fonctionnement du capteur solaire

Les capteurs plats sont constitués d'un cadre et d'un verre renforcé avec une couche photoabsorbante.La couche absorbante est reliée aux tubes avec le liquide de refroidissement.

Ces deux systèmes se composent d'un circuit d'échange de chaleur et d'un accumulateur de chaleur (réservoir de liquide).

Depuis le réservoir, l'eau pénètre dans le système de chauffage à l'aide d'une pompe. Pour éviter les pertes de chaleur, le réservoir doit être bien isolé.

Ces installations doivent être situées sur le versant sud du toit. L'angle d'inclinaison doit être de 30 à 45 degrés. Si l'emplacement de la maison ou la structure du toit ne permet pas d'installer des panneaux solaires sur le toit, vous pouvez les installer sur des cadres renforcés spéciaux ou sur des supports fixés au mur.

La quantité d'énergie solaire libérée à différents moments de l'année varie considérablement. La valeur du coefficient d'insolation de votre lieu de résidence se trouve sur la carte d'activité solaire. Connaissant le coefficient d'insolation, vous pouvez calculer le nombre de modules dont vous avez besoin.

Par exemple, vous consommez 8 kW/h d'énergie, l'insolation est en moyenne de 2 kW/h. Puissance du panneau solaire - 250 W (0,25 kW). Faisons les calculs: 8/2/0,25 \u003d 16 pièces - c'est le nombre de panneaux dont vous aurez besoin.

Usines de biogaz

Le gaz se forme à la suite du traitement des déchets de volaille et d'animaux. Les déchets recyclés sont utilisés pour fertiliser le sol des parcelles familiales. Le procédé est basé sur une réaction de fermentation impliquant des bactéries vivant dans le fumier.

Le fumier de bétail est considéré comme la meilleure source de biogaz, bien que les déchets d'oiseaux ou d'autres animaux conviennent également.

La fermentation se produit sans accès à l'oxygène, il est donc conseillé d'utiliser des récipients fermés, également appelés bioréacteurs.La réaction est activée si la masse est agitée périodiquement, pour ce travail manuel ou divers dispositifs électromécaniques sont utilisés.

Il faudra également maintenir la température dans l'installation de 30 à 50 degrés pour assurer l'activité des bactéries mésophiles et thermophiles et leur participation à la réaction.

Fabrication de bâtiments

L'installation de biogaz la plus simple est un baril agité avec un couvercle. Le gaz du baril pénètre dans le réservoir par un tuyau, un trou est fait dans le couvercle à cet effet. Cette conception fournit du gaz à un ou deux brûleurs à gaz.

Pour obtenir des volumes de gaz à grande échelle, on utilise un bunker aérien ou souterrain en béton armé. Il est conseillé de diviser l'ensemble du récipient en plusieurs compartiments afin que la réaction se produise avec un décalage dans le temps.

Le conteneur n'est pas complètement rempli de masse, d'environ 20%, le reste de l'espace sert à accumuler du gaz. Deux tubes sont reliés au couvercle du récipient, l'un est conduit au consommateur et l'autre au joint d'eau - un récipient rempli d'eau. Cela garantit la purification et le séchage du gaz, un gaz de haute qualité est fourni au consommateur.

Est-ce que tout est si fluide ?

Il semblerait qu'une telle technologie d'alimentation électrique d'une maison privée aurait dû être depuis longtemps évincée du marché par les méthodes centralisées traditionnelles de fourniture d'énergie. Pourquoi cela n'arrive-t-il pas ? Il existe plusieurs arguments qui ne témoignent pas en faveur des énergies alternatives. Mais leur importance est déterminée sur une base individuelle - pour certains propriétaires de maisons de campagne, certaines lacunes sont pertinentes et d'autres ne présentent aucun intérêt.

Pour les grands chalets, le rendement pas trop élevé des installations d'énergie alternative peut devenir un problème. Naturellement, les systèmes solaires locaux, les pompes à chaleur ou les installations géothermiques ne peuvent être comparés à la productivité des centrales hydroélectriques, thermiques et plus encore nucléaires, même les plus anciennes, mais cet inconvénient est souvent minimisé en installant deux, voire trois systèmes, en utilisant plus de puissance. La conséquence de cela peut être un autre problème - pour leur installation, une plus grande surface sera nécessaire, ce qui n'est pas possible d'allouer dans tous les projets de maison.

Pour assurer l'approvisionnement ininterrompu du nombre d'appareils électroménagers et du système de chauffage familiers à une maison moderne, il faut beaucoup d'énergie. Par conséquent, le projet devrait prévoir de telles sources qui peuvent produire une telle puissance. Et cela nécessite un investissement solide - plus l'équipement est puissant, plus il est cher.

De plus, dans certains cas (par exemple, lors de l'utilisation de l'énergie éolienne), la source peut ne pas garantir la constance de la production d'énergie. Par conséquent, il est nécessaire d'équiper toutes les communications de périphériques de stockage. Habituellement, des batteries et des collecteurs sont installés à cet effet, ce qui entraîne tout de même des coûts supplémentaires et la nécessité d'allouer plus de mètres carrés dans la maison.

Le principe de fonctionnement d'une centrale solaire à la maison

Une centrale solaire est un système composé de panneaux, d'un onduleur, d'une batterie et d'un contrôleur. Le panneau solaire transforme l'énergie rayonnante en électricité (comme mentionné ci-dessus). Le courant continu entre dans le contrôleur, qui distribue le courant aux consommateurs (par exemple, un ordinateur ou un éclairage).Un onduleur convertit le courant continu en courant alternatif et alimente la plupart des appareils électroménagers. La batterie stocke de l'énergie qui peut être utilisée la nuit.

Description de vidéo

Un bon exemple de calcul montrant combien de panneaux sont nécessaires pour fournir une alimentation électrique autonome, voir cette vidéo :

Comment l'énergie solaire est utilisée pour produire de la chaleur

Les systèmes solaires sont utilisés pour le chauffage de l'eau et le chauffage domestique. Ils peuvent fournir de la chaleur (à la demande du propriétaire) même lorsque la saison de chauffage est terminée, et alimenter la maison en eau chaude gratuitement. Le dispositif le plus simple consiste en des panneaux métalliques installés sur le toit de la maison. Ils accumulent de l'énergie et de l'eau chaude, qui circule à travers des tuyaux cachés sous eux. Le fonctionnement de tous les systèmes solaires est basé sur ce principe, malgré le fait qu'ils peuvent être structurellement différents les uns des autres.

Les capteurs solaires sont constitués de :

• réservoir de stockage;
• station de pompage;
• manette
• canalisations ;
• raccords.

Selon le type de construction, on distingue les capteurs plats et sous vide. Dans le premier cas, le fond est recouvert d'un matériau calorifuge et le liquide circule dans des tuyaux en verre. Les collecteurs sous vide sont très efficaces car les pertes de chaleur sont réduites au minimum. Ce type de collecteur fournit non seulement le chauffage solaire d'une maison privée - il est pratique de l'utiliser pour les systèmes d'eau chaude et le chauffage des piscines.

Le principe de fonctionnement du capteur solaire

Fabricants populaires de panneaux solaires

Le plus souvent, les produits de Yingli Green Energy et Suntech Power Co. se trouvent sur les étagères.Les panneaux HiminSolar (Chine) sont également populaires. Leurs panneaux solaires produisent de l'électricité même par temps de pluie.

La production de batteries solaires a également été établie par un fabricant national. Les entreprises suivantes le font :

• Hevel LLC à Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" à Zelenograd ;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) à Moscou ;
• JSC "Usine Ryazan de dispositifs métallo-céramiques" ;
• CJSC "Termotron-zavod" et autres.

Vous pouvez toujours trouver une option appropriée pour le prix. Par exemple, à Moscou, pour des panneaux solaires pour une maison, le coût variera de 21 000 à 2 000 000 de roubles. Le coût dépend de la configuration et de la puissance des appareils.

Les panneaux solaires ne sont pas toujours plats - il existe un certain nombre de modèles qui concentrent la lumière en un point

Étapes d'installation de la batterie

1. Pour installer les panneaux, l'endroit le plus éclairé est choisi - le plus souvent, ce sont les toits et les murs des bâtiments. Pour que l'appareil fonctionne aussi efficacement que possible, les panneaux sont montés à un certain angle par rapport à l'horizon. Le niveau d'obscurité du territoire est également pris en compte : les objets environnants pouvant créer une ombre (bâtiments, arbres, etc.)
2. Les panneaux sont installés à l'aide de systèmes de fixation spéciaux.
3. Ensuite, les modules sont connectés à la batterie, au contrôleur et à l'onduleur, et l'ensemble du système est ajusté.

Pour l'installation du système, un projet personnel est toujours développé, qui prend en compte toutes les caractéristiques de la situation : comment l'installation sera réalisée panneaux solaires sur toit de la maison, prix et conditions. Selon le type et l'étendue des travaux, tous les projets sont calculés sur une base individuelle. Le client accepte le travail et reçoit une garantie pour celui-ci.

L'installation des panneaux solaires doit être effectuée par des professionnels et dans le respect des mesures de sécurité.

En conséquence - les perspectives de développement des technologies solaires

Si sur Terre le fonctionnement le plus efficace des panneaux solaires est entravé par l'air, qui dans une certaine mesure disperse le rayonnement du Soleil, alors dans l'espace il n'y a pas un tel problème. Les scientifiques développent des projets de satellites géants en orbite avec des panneaux solaires qui fonctionneront 24 heures sur 24. À partir d'eux, l'énergie sera transmise aux dispositifs de réception au sol. Mais c'est une question d'avenir, et pour les batteries existantes, les efforts sont orientés vers l'amélioration de l'efficacité énergétique et la réduction de la taille des appareils.

l'énergie géothermique

Des types inexplorés de sources d'énergie alternatives se cachent dans les entrailles du globe. L'humanité connaît la force et l'ampleur des manifestations naturelles. La puissance de l'éruption d'un volcan est incomparable avec l'une des centrales électriques artificielles.

Malheureusement, les gens ne savent toujours pas comment utiliser cette énergie gigantesque pour de bon, mais la chaleur naturelle de la Terre ou l'énergie géothermique attire l'attention des scientifiques, car c'est une ressource inépuisable.

On sait que notre planète émet chaque année une énorme quantité de chaleur interne, qui est compensée par la désintégration radioactive des isotopes dans la croûte terrestre. Il existe deux types de source d'énergie géothermique.

Piscines enterrées

Ce sont des piscines naturelles avec de l'eau chaude ou un mélange vapeur-eau - sources hydrothermales ou vapeur-thermiques. Les ressources de ces sources sont extraites par des forages, puis l'énergie est utilisée pour les besoins de l'humanité.

Rochers

La chaleur des roches chaudes peut être utilisée pour chauffer l'eau. Pour ce faire, il est pompé dans les horizons pour une utilisation ultérieure à des fins énergétiques.

Un des inconvénients de ce type d'énergie est sa faible concentration. Cependant, dans des conditions où, lors d'une plongée tous les 100 mètres, la température augmente de 30 à 40 degrés, son utilisation économique peut être assurée.

La technologie d'utilisation de cette énergie dans des "zones géothermiques" prometteuses présente des avantages évidents :

• réserves inépuisables;
• propreté écologique;
• l'absence de coûts importants pour le développement des sources.

La poursuite du développement de la civilisation est impossible sans l'introduction de nouvelles technologies dans le domaine de l'énergie. Sur ce chemin, il y a des tâches insolubles que l'humanité doit encore résoudre.

Néanmoins, le développement de cette direction joue un rôle important et il existe déjà aujourd'hui des équipements permettant d'économiser considérablement les ressources.Les sources d'énergie traditionnelles et alternatives leur sont une excellente alternative. Pour mettre en œuvre de telles idées, il faut de la patience, des mains habiles, ainsi que des compétences et des connaissances.

Types d'énergie alternative

En fonction de la source d'énergie qui, à la suite d'une transformation, permet à une personne de recevoir l'énergie électrique et thermique utilisée dans la vie quotidienne, l'énergie alternative est classée en plusieurs types qui déterminent les méthodes de sa génération et les types d'installations servant à cette.

L'énergie du soleil

L'énergie solaire est basée sur la conversion de l'énergie solaire, qui se traduit par de l'énergie électrique et thermique.

La production d'énergie électrique est basée sur des processus physiques se produisant dans les semi-conducteurs sous l'influence de la lumière du soleil, la production d'énergie thermique est basée sur les propriétés des liquides et des gaz.

Pour générer de l'énergie électrique, des centrales solaires sont réalisées, dont la base sont des batteries solaires (panneaux) fabriquées à base de cristaux de silicium.

La base des installations thermiques sont les capteurs solaires, dans lesquels l'énergie du soleil est convertie en énergie thermique du liquide de refroidissement.

La puissance de ces installations dépend du nombre et de la puissance des appareils individuels qui font partie des stations thermiques et solaires.

L'énergie éolienne

L'énergie éolienne est basée sur la conversion de l'énergie cinétique des masses d'air en énergie électrique utilisée par les consommateurs.

La base des éoliennes est une éolienne. Les éoliennes diffèrent par leurs paramètres techniques, leur encombrement et leur conception : avec un axe de rotation horizontal et vertical, différents types et nombres de pales, ainsi que leur emplacement (terre, mer, etc. ).

le pouvoir de l'eau

L'hydroélectricité est basée sur la conversion de l'énergie cinétique des masses d'eau en énergie électrique, qui est également utilisée par l'homme pour ses propres besoins.

Les objets de ce type comprennent des centrales hydroélectriques de différentes capacités, installées sur des rivières et d'autres plans d'eau. Dans de telles installations, sous l'influence de l'écoulement naturel de l'eau, ou en créant un barrage, l'eau agit sur les pales d'une turbine qui génère de l'électricité. L'hydroturbine est la base des centrales hydroélectriques.

Une autre façon d'obtenir de l'énergie électrique en convertissant l'énergie de l'eau est l'utilisation de l'énergie marémotrice, à travers la construction de stations marémotrices. Le fonctionnement de telles installations repose sur l'utilisation de l'énergie cinétique de l'eau de mer lors des marées se produisant dans les mers et les océans sous l'influence des objets du système solaire.

La chaleur de la terre

L'énergie géothermique est basée sur la conversion de la chaleur rayonnée par la surface de la terre, à la fois dans les endroits où les eaux géothermiques sont libérées (zones à risque sismique), et dans d'autres régions de notre planète.

Pour l'utilisation des eaux géothermiques, des installations spéciales sont utilisées, à travers lesquelles la chaleur interne de la terre est convertie en énergie thermique et électrique.

L'utilisation d'une pompe à chaleur vous permet de recevoir la chaleur de la surface de la terre, quel que soit son emplacement. Son travail est basé sur les propriétés des liquides et des gaz, ainsi que sur les lois de la thermodynamique.

biocarburant

Les types de biocarburants diffèrent par leur mode d'obtention, leur état d'agrégation (liquide, solide, gazeux) et les types d'utilisation. L'indicateur qui unit tous les types de biocarburants est que la base de leur production est constituée de produits organiques, grâce au traitement desquels de l'énergie électrique et thermique est obtenue.

Les types solides de biocarburants sont le bois de chauffage, les briquettes ou les granulés de combustible, les gazeux sont le biogaz et le biohydrogène, et les liquides sont le bioéthanol, le biométhanol, le biobutanol, l'éther diméthylique et le biodiesel.

Avantages et inconvénients des centrales solaires

Avantages :

• L'énergie solaire est une source d'énergie renouvelable. En même temps, il est accessible au public et gratuit.
• Les installations solaires sont assez sûres à utiliser.
• Ces centrales sont complètement autonomes.
• Ils sont économiques et ont une période de récupération rapide. Les principaux coûts ne concernent que l'équipement nécessaire et nécessitent un investissement minimal dans l'avenir.
• Une autre caractéristique distinctive est la stabilité dans le travail. Il n'y a pratiquement pas de surtensions dans ces stations.
• Ils ne sont pas fantaisistes dans l'entretien et sont assez faciles à utiliser.
• De plus, pour les équipements SPP, une longue période de fonctionnement caractéristique est caractéristique.

Défauts:

• En tant que source d'énergie, le système solaire est très sensible au climat, aux conditions météorologiques et à l'heure de la journée. Une telle centrale électrique ne fonctionnera pas de manière efficace et productive la nuit ou par temps nuageux.
• Productivité plus faible dans les latitudes avec de fortes saisons. Ils sont plus efficaces dans les zones où le nombre de jours ensoleillés par an est le plus proche de 100 %.
• Coût très élevé et inaccessible des équipements pour les installations solaires.
• La nécessité d'un nettoyage périodique des panneaux et des surfaces contre la contamination. Sinon, moins de rayonnement est absorbé et la productivité chute.
• Une augmentation significative de la température de l'air au sein de la centrale électrique.
• La nécessité d'utiliser le terrain avec une immense superficie.
• Autres difficultés dans le processus d'élimination des composants de l'installation, en particulier des photocellules, après la fin de leur durée de vie.

Comme dans tout domaine industriel, le traitement et la conversion de l'énergie solaire a ses forces et ses faiblesses.

Il est très important que les avantages couvrent les inconvénients, auquel cas le travail sera justifié.

Aujourd'hui, la plupart des développements de cette industrie visent à optimiser et à améliorer le fonctionnement et l'utilisation des méthodes existantes et à en développer de nouvelles plus sûres et plus productives.

L'opportunité d'utiliser un système solaire

Système solaire - un complexe pour convertir l'énergie du rayonnement solaire en énergie thermique, qui est ensuite transférée à un échangeur de chaleur pour chauffer le liquide de refroidissement d'un système de chauffage ou d'alimentation en eau.

L'efficacité d'une installation solaire thermique dépend de l'ensoleillement - la quantité d'énergie reçue pendant une journée de lumière pour 1 m² d'une surface située à un angle de 90° par rapport à la direction des rayons du soleil. La valeur de mesure de l'indicateur est kWh/m², la valeur du paramètre varie selon la saison.

Le niveau moyen d'insolation solaire pour la région climatique continentale tempérée est de 1000-1200 kWh/m² (par an). La quantité d'ensoleillement est le paramètre déterminant pour calculer les performances d'un système solaire.

L'utilisation d'une source d'énergie alternative vous permet de chauffer la maison, d'obtenir de l'eau chaude sans les coûts énergétiques traditionnels - exclusivement grâce au rayonnement solaire

L'installation d'un système de chauffage solaire est une entreprise coûteuse. Pour que les dépenses en capital se justifient, un calcul précis du système et le respect de la technologie d'installation sont nécessaires.

Exemple. La valeur moyenne de l'insolation solaire pour Tula au milieu de l'été est de 4,67 kV / m² * jour, à condition que le panneau du système soit installé à un angle de 50 °. La performance d'un capteur solaire d'une surface de 5 m² est calculée comme suit : 4,67 * 4 = 18,68 kW de chaleur par jour. Ce volume est suffisant pour chauffer 500 litres d'eau d'une température de 17°C à 45°C.

Comme le montre la pratique, lors de l'utilisation d'une installation solaire, les propriétaires de chalets en été peuvent complètement passer du chauffage de l'eau électrique ou au gaz à la méthode solaire

Parlant de l'opportunité d'introduire de nouvelles technologies, il est important de prendre en compte les caractéristiques techniques d'un capteur solaire particulier. Certains démarrent avec 80W/m² d'énergie solaire, d'autres démarrent avec 20W/m² d'énergie solaire

Même dans un climat méridional, l'utilisation d'un système de capteurs uniquement pour le chauffage ne sera pas rentable. Si l'installation est utilisée exclusivement en hiver avec un manque de soleil, le coût de l'équipement ne sera pas couvert même pendant 15 à 20 ans.

Afin d'utiliser le complexe solaire le plus efficacement possible, il doit être inclus dans le système d'alimentation en eau chaude. Même en hiver, le capteur solaire vous permettra de "réduire" les factures d'énergie pour le chauffage de l'eau jusqu'à 40-50%.

Selon les experts, pour un usage domestique, le système solaire est rentabilisé en 5 ans environ. Avec une augmentation des prix de l'électricité et du gaz, la période de récupération du complexe sera réduite

Outre les avantages économiques, le "chauffage solaire" présente des avantages supplémentaires :

1. Respect de l'environnement. Réduction des émissions de dioxyde de carbone. Pendant un an, 1 m² d'un capteur solaire empêche 350 à 730 kg de minerai de pénétrer dans l'atmosphère.
2. Esthétique. L'espace d'une salle de bain ou d'une cuisine compacte peut être économisé par rapport aux chaudières encombrantes ou aux chauffe-eau à gaz.
3. Durabilité. Les fabricants affirment que si la technologie d'installation est suivie, le complexe durera environ 25 à 30 ans. De nombreuses entreprises offrent une garantie allant jusqu'à 3 ans.

Arguments contre l'utilisation de l'énergie solaire : saisonnalité prononcée, dépendance à la météo et investissement initial élevé.

Caractéristiques numériques du rayonnement solaire

Il existe un indicateur tel que la constante solaire. Sa valeur est de 1367 watts. C'est la quantité d'énergie pour 1 m². planète Terre. C'est à peu près 20 à 25 % d'énergie en moins qui atteint la surface de la terre en raison de l'atmosphère. Par conséquent, la valeur de l'énergie solaire par mètre carré, par exemple, à l'équateur est de 1020 watts. Et je prends en compte le changement de jour et de nuit, le changement de l'angle du soleil au-dessus de l'horizon, ce chiffre diminue d'environ 3 fois.

Mais d'où vient cette énergie ? Les scientifiques ont commencé à traiter ce problème au 19ème siècle, et les versions étaient complètement différentes. Aujourd'hui, à la suite d'un grand nombre d'études, on sait de manière fiable que la source d'énergie solaire est la réaction de transformation de 4 atomes d'hydrogène en un noyau d'hélium. À la suite de ce processus, une quantité importante d'énergie est libérée. Par exemple, l'énergie libérée lors de la transformation de 1 gr. l'hydrogène est comparable à l'énergie dégagée lors de la combustion de 15 tonnes d'essence.

Pompes à chaleur pour le chauffage domestique

Les pompes à chaleur utilisent toutes les sources d'énergie alternatives disponibles. Ils puisent la chaleur de l'eau, de l'air, du sol. En petite quantité, cette chaleur est là même en hiver, alors la pompe à chaleur la récupère et la redirige vers le chauffage de la maison.

Les pompes à chaleur utilisent également des sources d'énergie alternatives - la chaleur de la terre, de l'eau et de l'air

Principe d'opération

Pourquoi les pompes à chaleur sont-elles si attractives ? Le fait qu'après avoir dépensé 1 kW d'énergie pour son pompage, dans le pire des cas, vous obtiendrez 1,5 kW de chaleur, et les implémentations les plus réussies peuvent donner jusqu'à 4-6 kW.Et cela ne contredit en rien la loi de conservation de l'énergie, car l'énergie n'est pas dépensée pour obtenir de la chaleur, mais pas pour la pomper. Donc pas d'incohérences.

Schéma d'une pompe à chaleur pour l'utilisation de sources d'énergie alternatives

Les pompes à chaleur ont trois circuits de travail : deux externes et un interne, ainsi qu'un évaporateur, un compresseur et un condenseur. Le schéma fonctionne comme ceci :

• Un fluide caloporteur circule dans le circuit primaire, qui prélève la chaleur de sources à faible potentiel. Il peut être descendu dans l'eau, enfoui dans le sol, ou il peut prendre la chaleur de l'air. La température la plus élevée atteinte dans ce circuit est d'environ 6°C.
• Le circuit interne fait circuler un fluide chauffant à très bas point d'ébullition (typiquement 0°C). Lorsqu'il est chauffé, le réfrigérant s'évapore, la vapeur pénètre dans le compresseur, où il est comprimé à haute pression. Lors de la compression, de la chaleur est libérée, la vapeur de réfrigérant est chauffée à une température moyenne de +35°C à +65°C.
• Dans le condenseur, la chaleur est transférée au liquide de refroidissement à partir du troisième circuit de chauffage. Les vapeurs de refroidissement sont condensées, puis pénètrent dans l'évaporateur. Et puis le cycle se répète.

Le circuit de chauffage est mieux réalisé sous la forme d'un plancher chaud. Les températures sont les meilleures pour cela. Le système de radiateur nécessitera trop de sections, ce qui est moche et peu rentable.

Sources alternatives d'énergie thermique: où et comment obtenir de la chaleur

Mais la plus grosse difficulté est le dispositif du premier circuit externe, qui récupère la chaleur. Les sources étant de faible potentiel (il y a peu de chaleur au fond), de grandes surfaces sont nécessaires pour la capter en quantité suffisante. Il existe quatre types de contours :

• Anneaux posés dans des conduites d'eau avec un liquide de refroidissement.Le plan d'eau peut être n'importe quoi - une rivière, un étang, un lac. La condition principale est qu'il ne gèle pas même dans les gelées les plus sévères. Les pompes qui pompent la chaleur hors de la rivière fonctionnent plus efficacement ; beaucoup moins de chaleur est transférée dans l'eau stagnante. Une telle source de chaleur est la plus simple à mettre en œuvre - jeter des tuyaux, attacher une charge. Seule la probabilité de dommages accidentels est élevée.

• Champs thermiques avec tuyaux enfouis sous la profondeur de congélation. Dans ce cas, il n'y a qu'un seul inconvénient - de gros volumes de terrassement. Nous devons enlever le sol sur une grande surface, et même sur une profondeur solide.

• Utilisation des températures géothermiques. Un certain nombre de puits de grande profondeur sont forés et des circuits de refroidissement y sont descendus. Ce qui est bien avec cette option, c'est qu'elle nécessite peu d'espace, mais pas partout où il est possible de forer à de grandes profondeurs, et les services de forage coûtent cher. Vous pouvez cependant fabriquer vous-même une plate-forme de forage, mais le travail n'est toujours pas facile.

• Extraction de la chaleur de l'air. C'est ainsi que fonctionnent les climatiseurs avec possibilité de chauffage - ils prélèvent la chaleur de l'air "extérieur". Même à des températures inférieures à zéro, de telles unités fonctionnent, mais à un moins "profond" - jusqu'à -15 ° C. Pour rendre le travail plus intensif, vous pouvez utiliser la chaleur des conduits de ventilation. Jetez-y quelques élingues avec du liquide de refroidissement et pompez de la chaleur à partir de là.

Le principal inconvénient des pompes à chaleur est le prix élevé de la pompe elle-même et l'installation de champs de collecte de chaleur n'est pas bon marché. Dans ce cas, vous pouvez économiser de l'argent en fabriquant vous-même la pompe et en posant également les contours de vos propres mains, mais le montant restera tout de même considérable. L'avantage est que le chauffage sera peu coûteux et que le système fonctionnera longtemps.

Sortes

Aujourd'hui, divers types de panneaux solaires gagnent de plus en plus en popularité. À première vue, il peut sembler que tous les modules solaires sont identiques : un grand nombre de petites cellules solaires individuelles sont interconnectées et recouvertes d'un film transparent. Mais, en réalité, tous les modules diffèrent par leur puissance, leur conception et leur taille. Et pour le moment, les fabricants ont divisé les systèmes solaires en deux types principaux : le silicium et le film.

À des fins domestiques, des panneaux solaires avec des photocellules au silicium sont installés. Ils sont les plus populaires sur le marché. Dont trois types peuvent également être distingués - ce sont les polycristallins, les monocristallins, ils ont déjà été décrits plus en détail dans l'article, et les amorphes, sur lesquels nous nous attarderons plus en détail.

Amorphe - sont également fabriqués à base de silicium, mais ont également une structure élastique flexible. Mais ils ne sont pas fabriqués à partir de cristaux de silicium, mais à partir de silane - un autre nom pour l'hydrogène de silicium. Parmi les caractéristiques des modules amorphes, on peut noter une excellente efficacité même par temps nuageux et la possibilité de répéter n'importe quelle surface. Mais l'efficacité est beaucoup plus faible - seulement 5%.

Le deuxième type de panneaux solaires - le film, est produit à base de plusieurs substances.

• Cadmium - de tels panneaux ont été développés dans les années 70 du siècle dernier et utilisés dans l'espace. Mais aujourd'hui, le cadmium est également utilisé dans la production de centrales solaires industrielles et domestiques.
• Les modules à base de semi-conducteur CIGS - développés à partir de séléniure de cuivre, d'indium et sont des panneaux de film. L'indium est également largement utilisé dans la fabrication de moniteurs à cristaux liquides.
• Polymère - également utilisé dans la production de modules de film solaire. L'épaisseur d'un panneau est d'environ 100 nm, mais l'efficacité reste au niveau de 5 %. Mais parmi les avantages, on peut noter que de tels systèmes ont un prix abordable et n'émettent pas de substances nocives dans l'atmosphère.

Mais aussi aujourd'hui, des modèles portables moins encombrants sont sur le marché. Ils sont spécialement conçus pour être utilisés lors d'activités de plein air. Souvent, ces panneaux solaires sont utilisés pour recharger des appareils portables : petits gadgets, téléphones portables, appareils photo et caméscopes.

Les modules portables sont divisés en quatre types.

• Faible puissance - donne une charge minimale, suffisante pour recharger un téléphone portable.
• Flexible - peut être plié en rouleau et avoir un petit poids, à cause de cela, et en raison de la grande popularité parmi les touristes et les voyageurs.
• Fixés sur un substrat - ils ont un poids beaucoup plus important, environ 7 à 10 kg et, par conséquent, donnent plus d'énergie. Ces modules sont spécialement conçus pour être utilisés lors de longs trajets en voiture et peuvent également être utilisés pour fournir de l'énergie de manière partiellement autonome à une maison de campagne.
• Universel - indispensable pour la randonnée, l'appareil dispose de plusieurs adaptateurs pour le chargement simultané de divers appareils, le poids peut atteindre 1,5 kg.

Est-ce adapté à une maison ordinaire

• Pour un usage domestique, l'énergie solaire est une énergie prometteuse.
• En tant que source d'énergie électrique pour les bâtiments résidentiels, des centrales solaires sont utilisées, qui sont produites par des entreprises industrielles en Russie et à l'étranger. Les installations reçoivent diverses puissances et un ensemble complet.
• L'utilisation d'une pompe à chaleur - fournira de l'eau chaude à un bâtiment résidentiel, chauffera l'eau de la piscine, chauffera le liquide de refroidissement du système de chauffage ou l'air à l'intérieur des locaux.
• Capteurs solaires - peuvent être utilisés dans les systèmes de chauffage domestique et d'eau chaude. Plus efficaces, dans ce cas, les capteurs à tubes sous vide.