Электричество из печки: Электрическое отопление дома, типы, особенности применения, какое лучше

Электрическое отопление дома, типы, особенности применения, какое лучше

Электрическое отопление дома — комплекс устройств, предназначенных для обогрева помещения с применением электроэнергии (электрических котлов, обогревателей, теплых полов и прочих изделий). Преимущество такого способа заключается в доступности, надежности и высоком КПД.

Какие виды электрического отопления существуют, и в чем их особенности? Какому виду рекомендуется отдать предпочтение? Во сколько обойдутся? Эти и другие вопросы рассмотрим в статье.

Целесообразность применения, на что обратить внимание

Использование электричества для отопления дома, офиса или квартиры актуально при наличии денег для оплаты потребленной электроэнергии. В плане затрат газовое отопление дешевле (не во всех странах). Поэтому, выбирая между газом и электричеством, предпочтение чаще всего отдается первому варианту.

Но как быть, когда газ не подведен к дому? Здесь выручает электрическое отопление, ведь свет подведен почти везде.

Для безопасности работы электрического обогрева рекомендуется сделать 3-фазный ввод и равномерно подключать нагрузку. В случае применения только одной из фаз придется менять проводку в доме и решать проблемы с заменой автоматических выключателей на входе.

Вопрос с расходами решается путем установки двух тарифного счетчика учета. Его особенность заключается в фиксации потребления энергии в разное время суток для расчета по различным тарифам.

К примеру, в ночное время стоимость электричества наиболее низкое. Это время можно использовать для обогрева жилплощади. В остальное время суток рекомендуется применять другие виды отопления, к примеру, твердотопливный котел.

Возможен еще один вариант. При наличии водяного отопления используется теплоаккумуляторная емкость, которая накапливает тепло при минимальном тарифе за свет, а отдает его в период пиковых нагрузок и максимальной цены.

Для сохранения тепла и экономии электричества важно обшить дом пенопластом. Этот способ актуален и для других способов отопления.

Виды электрического отопления — типы, особенности применения

Сегодня существует огромный выбор приборов электрического топления. Рассмотрим доступные варианты:

  1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОТЛЫ. Здесь главную роль играет теплоноситель, а сам узел построен на конвективной функции. Электрические котлы применяются для обогрева домов и квартир. К плюсам относится безопасность применения, высокий КПД и удобство эксплуатации. Из недостатков — сложность конструкции, нуждающейся в профессиональном монтаже, а также проблемы с ремонтом в случае выхода оборудования из строя. Важно отметить высокое потребление энергии и стоимость электричества. Дополнительные минусы аппаратов для отопления — ограничения по мощности и прочие трудности.
  2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНВЕКТОРЫ (воздушное отопление). Такие системы электрического отопления активно применяются в торговых точках и офисах с малой площадью. Оборудование быстро нагревает помещение, но из-за небольшой мощности для применения в квартире или доме потребуется несколько устройств. В виде основного типа отопления не применяется из-за низкой эффективности. В процессе работы формируются сквозняки и области с плохим обогревом. Главное преимущество — небольшие затраты на электричество и легкость в обслуживании. Подробнее по теме здесь https://elektrikexpert.ru/konvektor-elektricheskij-kak-vybrat.html.
  3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ. Могут быть обычные и инфракрасные. Такие системы отопления применяются в виде дополнительного отопления. Они обеспечивает подогрев полового покрытия, и гарантируют комфорт. Применение электрических теплых полов в виде единственной системы неактуально. Для обогрева помещения температура поверхности должна быть очень высокой, поэтому ходить по такому покрытию босыми ногами будет не комфортно. Кроме того, «львиная доля» тепла уходит вниз, что снижает КПД.
  4. ИНФРАКРАСНЫЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ. При правильном применении электрическое отопление этого типа можно использовать в виде основного источника обогрева. Конструкции различаются по исполнению и применяются для крепления на потолке, стенах или половом покрытии. Из плюсов — легкость монтажа и обслуживания, из недостатков — действие в определенной области и неравномерность прогрева помещения. Для получения большей информации про инфракрасные обогреватели перейдите по ссылке.
  5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ — тепловые вентиляторы, масляные вентиляторы, теплопушки. Такие устройства играют вспомогательную функцию и не используются в виде основного источника обогрева. С их помощью легко натопить небольшое помещение. Обеспечить отопление всего дома или квартиры не получится. Недостатки — неспособность работать автоматически, пересушка воздуха и другие проблемы.
  6. КОМБИНИРОВАННЫЕ КОТЛЫ. Работают на разных видах топлива. В семи из десяти обогревателей, реализуемых на рынке, предусмотрены электрические нагревательные элементы. Выделяется два типа — стандартные и универсальные. Комбинированные котлы активно применяются в загородных домах, где отсутствует газоснабжение или имеют место перебои с поставкой электрической энергии. К особенностям относится возможность подключения группы контуров, экономичность, отсутствие сбоев в работе отопительной системы, возможность программирования и модернизации. Комбинированные котлы бывают на газе и электроэнергии, дровах и газ, дровах и электричестве. Также выделяются многотопливные установки.

Более подробно особенности каждого из видов котлов рассмотрим ниже.

Какой тип отопления лучший

При выборе подходящего варианта важно ориентироваться на тип здания, нуждающегося в отоплении. Отметим, что идеальных систем электрического обогрева на все случаи жизни не существует. Такие вопросы решаются индивидуально и с учетом условий эксплуатации.

Общие рекомендации:

  1. При постоянном проживании в доме подойдет водное отопление. Особенность — необходимость ежедневно контролировать работу.
  2. Для загородных домов дачного типа с периодическим посещением достаточно воздушного обогрева. Он включается на небольшие временные промежутки для прогрева помещений до необходимой температуры.
  3. Теплые полы — применяются в виде дополнительного источника тепла. Используются для повышения комфорта и поддержания температуры на оптимальном уровне. Иногда применяются в виде основного источника тепла, но в исключительных случаях.

Указанные выше рекомендации основаны на практике применения отопительных узлов, но возможны и другие варианты. К примеру, в частом коттедже с постоянным наличием жильцов можно сделать электрический воздушный обогрев.

Главное — проанализировать достоинства и недостатки принятого решения, а после реализовать задуманное.

Электрические котлы для водяного отопления

Главным устройством в электрической отопительной системе дома или квартиры, как правило, выступает котел. Он бывает трех видов — с ТЭНами, электродным или индукционным. Владелец вправе выбрать любой из вариантов.

Принцип действия идентичен во всех случаях — использование электрической энергии для нагрева воды. Каждый из видов имеет индивидуальные особенности, что требует отдельного рассмотрения.

Индукционные котлы

Ученые заметили, что под действием магнитного поля происходит нагрев предмета. На этом принципе разработаны котлы индукционного типа. Они представляют собой катушку, пропускающую через себя токи большой величины.

Вода проходит через зону действия индукционного поля, греется, а далее направляется в систему.

В состав электрического котла входит пусковое реле, терморегулятор, клапаны сброса давления по теплоносителю и воздуху, конденсаторы, термоманометр и контакты для коммутации дополнительных изделий (к примеру, датчиков воздуха).

Преимущества индукционных котлов:

  1. Образование тепла происходит непосредственно в тепловом носителе. Это гарантирует минимальный объем потерь. Компании-производители такого оборудования отмечают минимальное потребление электричества (особенно, если сравнивать с котлами, оборудованными стандартными ТЭНами). Применение котлов индукционного типа позволяет сэкономить до 25-30 процентов электричества.
  2. Снижение затрат электроэнергии из-за отсутствия инерции. После включения сразу появляется индукционное поле, а вода нагревается до необходимой температуры. С момента отключения жидкость перестает греться.
  3. На поверхности нагревательного элемента не образуется налет. Это обусловлено лояльным режимом нагрева главного элемента. Кроме того, постоянные вибрации исключают вибрации сердечника.
  4. Компактность. Индукционные котлы значительно меньше обычных устройств.
  5. Срок службы составляет до 30 лет. В течение всего срока применения устройство не нуждается в ремонте или замене элементов.
  6. При изготовлении индукционных котлов применяются материалы высокого качества, что позволяет использовать элемент электрического отопления с разными теплоносителями.

Из минусов изделий стоит выделить большую стоимость и необходимость контроля теплового носителя. Автоматическая проверка невозможна, поэтому все проверки делаются вручную.

Если игнорировать это требование, высок риск перегрева катушки и оплавления корпуса.

В целом индукционные котлы обладают высокой надежностью и экономичностью.

Популярные модели.

Индукционный котел ВИН-3

Вихревое нагревательное устройство, используемое для нагрева воды и ее применения для технических нужд, а также обогрева разных помещений.

Основным теплоносителем выступает вода, которая нагревается в рабочем режиме до 95 градусов Цельсия. Мощность — от 3 до 80 кВт. КПД — 99,8%.

Изделие имеет размер 62*13,3 см. Оптимальная площадь обогрева составляет от 30 до 40 квадратных метров.

По заявлению производителя, в качестве теплоносителя разрешено применение тосола.

ВИН-7

Устройство имеет мощность 7 кВт, что позволяет обогреть помещение с площадью до 90 квадратных метров. Конструктивно изделие состоит из трансформатора, в роли вторичной обмотки которого выступает труба.

Производитель правильно рассчитал параметры, чтобы избежать перегрева элементов котла даже при продолжительном режиме работы. Ресурс обогревательного устройства ограничен сроком эксплуатации проводов катушки.

Изделие отличается высоким КПД (98%), стойкостью к пожару, периодом службы до 30 лет и экономией электричества (до 50%). В процессе эксплуатации исключено появление накипи.

В базовую комплектацию входит сам узел, температурный датчик, элементы безопасности, пульт ДУ и паспорт.

ВИН-7 в VIP-комплектации

Прибор для электрического отопления имеет мощность 7 кВт, устанавливается на стену. Особенности — КПД 98%, использование в роли теплоносителя воды. Габариты — ширина 13,3 см, а высота — 72 см.

ТЭНовые электрокотлы

Это простейший тип котлов с электрическим нагревателем трубчатого типа (ТЭНом). Устройство изготовлено с помощью специального материала, выделяющего тепловую энергию при прохождении тока.

Главный элемент спрятан в электроизоляционной трубке, а промежуток между нагревателем и внешней части заполнен песком. Это гарантирует лучшую передачу тепловой энергии от спирали к корпусу. Вода поступает в котел, где нагревается с помощью ТЭНа.

Преимущества — доступная цена и возможность замены ТЭНа. Для повышения эффективности котлов важно обратить внимание на наличие следующих опций — электронного управления и регулирования мощности.

Такие устройства облагают большей экономичностью, но имеют и более высокую цену. Плюс усовершенствованных изделий заключается в меньшем потреблении энергии, благодаря подключению необходимого числа обогревателей.

Недостатки электрического котла с ТЭНом заключаются в низкой эффективности, потерях тепла и больших габаритах.

Важный нюанс — необходимость применения системы закрытого типа. Это связано с риском появления налета на поверхности нагревательного элемента.

Если в системе циркулирует одна и та же жидкость, налету неоткуда браться. Применение системы открытого типа требует периодической замены ТЭНа. Для защиты системы лучше использовать дистиллированную воду. В этом случае риск отложений минимален.

Выделим несколько моделей ТЭНовых котлов:

  1. Stout SEB-5 кВт. Настенный электрический котел, предназначенный для обогрева помещений различного назначения. Прибор можно использовать одновременно с другими устройствами в виде основного или дополнительного источника. Плюсы — удобный подвод воды (снизу), небольшая шумность при работе, автоматическая работа, наличие датчиков воздуха изнутри и снаружи. При необходимости прибор самостоятельно отключается, предусмотрена индикация аварийных режимов, а также возможность диагностики.
  2. ЭВАН Expert-7,5 — электрический отопительный котел с интеллектуальным режимом работы на базе наружных и внутренних датчиков. Модель контролирует условия внутри и снаружи помещения для создания наибольшей эффективности работы. Кроме того, узел самостоятельно выбирает нужную температуру и мощность. Пользователь задает уставку (температуру), после чего аппарат работает без участия владельца. В состав котла входит все необходимое — циркуляционный насос, отвод воздух и расширительный бак. Мощность 7,5 кВт, чего достаточно для обогрева 75 квадратных метров жилой площади. Габариты 77,5*42*30,2 см.
  3. Гейзер Турбо 12 кВт — электрический ТЭНовый котел, обеспечивающий обогрев площади до 120 квадратных метров. Аппарат питается от напряжения 380 Вольт. Внутри установлено три ТЭНа по 4 кВт. Размеры — 51*19*15,9 см. Номинальный ток работы составляет 18,2 А, рекомендуемое сечение провода — 4 «квадрата».
  4. Очаг Турбо 3 кВт — электрически аппарат с ТЭНом, гарантирующих обогрев помещения площадью до 30 «квадрат». Номинальный ток составляет 13,7 А. Общее число нагревательных элементов — три по 1 кВт каждый. Размеры котла составляют 54*16*9,5 см, а общий вес — 3,5 кг.

Электродные котлы

Электродные котлы работаю на принципе электролиза. Ионы при перемещении возле электрода выделяет тепло.

К электродам подключено переменное напряжение с частотой в 50 ГЦ, что обеспечивает изменение полярности с положительной на отрицательную 50 раз в течение одной секунды. В результате нагрев происходит постоянно, а тепло расходится во всей системе.

Преимущества электродных котлов заключается в одновременном нагреве всей жидкости внутри емкости обогревателя, что

Индигирка печь и электричество. Устройство и работа. Особенности

В итоге сотрудничества двух отечественных компаний сконструировано комбинированное устройство, состоящее из генератора электрической энергии и дровяной печи продолжительного горения. Для загородных домов это позволяет уменьшить зависимость потребителей электроэнергии от бытовой электрической проводки. Такая чудо-печь получила название «Индигирка». Это уникальное устройство, не имеющее аналогов в стране и в мире. Многофункциональная печь способна отапливать помещение объемом до 50 кубометров, применяется для приготовления пищи, вырабатывает электрическую энергию путем преобразования тепла.

Комбинированная печь индигирка весит 54 кг, имеет компактные размеры, поэтому ее можно перемещать и устанавливать в любом месте, как в помещении, так и на улице. Рабочая температура печи находится в диапазоне +40 -30 градусов, то есть, ее можно использовать круглогодично, как зимой, так и летом.

Площадь варочной панели позволяет установить несколько видов посуды для подогрева или приготовления пищи. Печь «индигирка» вырабатывает электроэнергию напряжением 12 вольт. Мощность генератора позволяет подключать потребители общей мощностью до 50 ватт. Этого хватит для подключения пары лампочек, зарядки мобильного телефона и переносного телевизора.

Технические параметры
  • Объем для загрузки дров – 30 литров.
  • Габариты – 652 х 427 х 540 мм.
  • Объем обогреваемого пространства – 50 куб. м.
  • Диаметр трубы – 80 мм.
  • Минимальная высота трубы – 3 метра.
  • Число дымовых труб в комплекте – 9 шт.
  • Диаметр топочной дверцы – 178 мм.
  • Вид топлива – топливные брикеты, дрова лиственных пород дерева, торф, бурый уголь.

Индигирка не рассчитана на использование каменного угля, поэтому его применение запрещается.

Устройство и принцип работы
Печь индигирка, вырабатывающая электрическую энергию, имеет простое, но уникальное устройство:

  • Топка печи (5) изготовлена из жаропрочной нержавеющей легированной стали толщиной 2 мм. Поэтому прогревание окружающего воздуха происходит быстро. Детали, не нагревающиеся до высокой температуры, изготовлены из конструкционной стали толщиной 1,5 мм.
  • По бокам стенок топки закреплены два электрических термогенератора (4), к которым с помощью кабеля подсоединены разъемы для подключения электрических устройств. Генераторы электроэнергии представляют собой элементы Пельтье, которые преобразуют тепловую энергию от сгорания топлива в электроэнергию. Устойчивое функционирование термогенератора начинается через 10 минут после начала горения топлива. Возможно применение другого вида термогенератора, действующего на эффекте Зебека.
  • Топочная дверка (11) может открываться на 1400. На ней имеется смотровое окно (12), изготовленное из термостойкого стекла. Через это окно можно контролировать процесс горения топлива.
  • Колосник изготовлен из жароупорной стали. Через его щели остатки горения и зола ссыпаются в зольный ящик (6). Печь оснащена специальным клапаном (10), регулирующим скорость горения топлива. Наиболее подходящим топливом для индигирки являются древесно-стружечные брикеты и дрова.
  • Верхняя часть печи (2) служит для приготовления и подогрева пищи. Наружные поверхности печи покрыты специальной термоустойчивой эмалью.

Перед началом эксплуатации новой печи рекомендуется предварительно протопить печь в течение часа на открытом воздухе, чтобы устранить дым и запах, образующийся от новой эмали.

Как работает индигирка

Действие одного из видов термогенератора заключается на эффекте Зебека, который открыт еще в 19 веке. Суть эффекта состоит в возникновении электродвижущей силы в замкнутой цепи, которая включает в себя два разнородных материала, температура которых различается в месте контакта.

ЭДС возникает из-за перехода зарядов от одного проводника к другому, имеющие разные энергии заряда. Если один контакт имеет температуру больше другого, то в цепи появляется электрический ток. Его величина зависит от различия температур между контактами, изготовленными из разных материалов. Для функционирования термогенератора необходимо подведение тепла к одной поверхности, и охлаждение другой поверхности.

Другим видом термогенераторов, устанавливаемых на индигирках, является элемент Пельтье. Он позволяет получать электрический ток при установке его на горячую поверхность. Такие элементы можно соединять по различным схемам, и получать при этом разные величины напряжения и тока. Одна половина элемента Пельтье должна нагреваться, а другая охлаждаться. Только при таком условии будет вырабатываться электрический ток. Термоэлектрические генераторы можно приобрести в магазинах электротехнических товаров или в интернет-магазинах.

При работе такого генератора его максимальная производительность будет при температуре поверхности 200 градусов. В таком режиме можно быстро зарядить батарею аккумуляторов.

При температуре нагретой поверхности генератора ниже номинала, аккумулятор находится в режиме разряда. Чтобы система и аккумулятор долго и исправно работали, необходимо применять контроллер заряда, изображенный на схеме.

Установка и подготовка к работе
  • Место монтажа печи покрывают металлическими листами с прокладкой асбестовыми листами толщиной 10 мм.
  • Ограждающие конструкции и поверхности стен, находящиеся рядом с отопительным котлом, покрываются штукатуркой или асбестовым картоном на 30 см выше печи.
  • Пол рядом с топкой усиливают металлической пластиной размером 50 х 70 см.
  • Отверстие в потолке для дымовой трубы облицовывается термостойкой изоляцией.
  • Дымовую трубу необходимо оснастить искрогасителем, а крышу покрыть несгораемым материалом.
  • Дымовая труба должна состоять из минимального количества колен, желательно без изгибов.
  • Расстояние от топочной дверцы до ограждений должно быть не меньше 125 см. от верхней плиты печи до потолка расстояние не должно быть меньше 120 см.
  • Наименьший зазор между полом и ящиком для золы должен быть не менее 10 см.

Установочные работы по монтажу дымовой трубы и самой печи на стационарное место рекомендуется доверить квалифицированным специалистам. Перед началом использования печи необходимо проверить ее на наличие повреждений, и при необходимости устранить их.

Преимущества
  • Выработка электрической энергии.
  • Компактные размеры, небольшой вес, возможность перемещения.
  • Наличие чугунной подвижной конфорки и варочной поверхности для разогрева и приготовления пищи.
  • Использование доступного вида топлива. В природных условиях всегда можно найти сухие ветки и валежник.
  • Качественное отопление помещений, не имеющих центрального отопления и электрических сетей.
  • Качественное изготовление и высокая надежность электрогенератора и печи.
  • Достаточная мощность генератора для работы мобильных устройств и маломощных потребителей.
  • Привлекательный вид и эстетика изделия позволяют использовать печь в качестве камина.
  • Возможность контроля процесса сгорания топлива.
  • Хорошие отзывы покупателей свидетельствуют об универсальности и безопасности печи.
Недостатки

Стоимость чудо-печи «Индигирка» довольно высока. Поэтому такую печь нельзя считать быстро окупаемой и доступной для населения. Чаще всего эту печь приобретают геологи, туристы или оленеводы в качестве одного из вариантов получения электричества.

Похожие темы:

Термоэлектрический генератор — конвертируем тепло в электричество термогенератором

Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.

Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.д.

Шаг 1: Необходимые детали

  1. 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
  2. Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
  3. Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
  4. Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
  5. Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
  6. Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
  7. Резак для резки тонких металлов
  8. Ножницы по металлу
  9. Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
  10. Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
  11. Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
  12. Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
  13. Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
  14. 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
  15. 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
  16. Толстая медная проволока
  17. Цифровой мультиметр

Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.

Шаг 2: Конструирование

Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.

Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.

Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.

Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту. Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т. д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Файлы

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

  1. Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
  2. Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
  3. Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
  4. Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
  5. Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
  6. Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
  7. Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
  8. Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)

Термогенератор, получаем электричество из тепла

Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяется термогенератор. Так же, как и у термопары, его принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году. Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется ЭДС, если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, один спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.

Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры. При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше. Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс. 

Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:

E = α * (T1 – T2). Здесь α — коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус. Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного.

Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рис. 1.

   Рис. 1. Принцип работы термопары

Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями. Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б. Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.

Как определить термоэдс металла

Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.

Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:

  • Сурьма   +4,7
  • Железо   +1,6
  • Кадмий   +0,9
  • Цинк   +0,75
  • Медь   +0,74
  • Золото   +0,73
  • Серебро   +0,71
  • Олово   +0,41
  • Алюминий   +0,38
  • Ртуть   0
  • Платина   0

После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:

  • Кобальт   -1,54
  • Никель   -1,64
  • Константан (сплав меди и никеля)   -3,4
  • Висмут   -6,5

Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды. Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( — 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.

Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.

Как создавались термогенераторы

Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рис. 2.

   Рис. 2. Термобатарея, схематическое устройство

Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом. В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры. Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.

Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Полупроводниковые термоэлементы

Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе. В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую. Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую. Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.

Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов. КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало. Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.

Бытовой термогенератор

Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпускать термогенератор ТГК – 3. Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в не электрифицированной сельской местности. Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.

Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рис. 3.

 

   Рис. 3. Термогенератор ТГК-3

Конструкция термогенератора

Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества.  При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу. К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий. Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.

Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рис. 4.

   Рис. 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором

Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи.  Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения. Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.

Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.

Нетрудно подсчитать, что термогенератор имел мощность не превышающую 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.

Видео

 

Смотрите также по теме:

   Ветрогенератор. Как выбрать, смонтировать и избежать разочарования?

   Безлопастной ветрогенератор. Устройство и принцип работы.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

90 фото простых и эффективных моделей

Термоэлектрический генератор, сокращенно ТЭГ –  это устройство, вырабатывающее электричество, используя эффект возникновения электродвижущей силы (ЭДС), за счет разницы температур проводников. Стоит отметить, что имеется и обратный эффект — получение разницы температур при воздействии электрического тока.

Краткое содержимое статьи:

Что это такое?

Для объяснения принципа работы термоэлектрического генератора, нужно взять разнородные проводники и замкнуть их в цепь. Точки, в которых проводники соединяются, называют спаями. При нагреве одного из спаев цепи энергия свободных электронов на нем возрастает, так как имеет зависимость от температуры.

На нагретом участке электроны имеют более высокую энергию и начинают перемещаться в холодную область, где электроны обладают меньшей энергией, таким образом в цепи возникает ЭДС.

Величина разности потенциалов в такой цепи зависит от температуры, электропроводности и коэффициента термоЭДС ,который также называется коэффициентом Зеебека.

Для разных материалов его значение различно и измеряется относительно коэффициента платины, которой равняется нулю. К примеру, сурьма, железо, кадмий имеют положительный коэффициент, а висмут, никель, кобальт — отрицательный.

Историческая справка

Термоэлектрические эффекты или термоэлектричество, своим открытием обязано нескольким ученым. Впервые явление открыл немецкий физик Томас Иоганн Зеебек, в 1821 году. Оно получило название «Эффект Зеебека».


Обратное свойство – нагревание или охлаждение разнородных проводников воздействием электрического тока, в 1834 году изучил француз Жан Пельтье, его именем назван и сам эффект и термоэлектрический преобразователь, получивший название элемент Пельтье. Свой вклад в исследования внесли, также русский физик Эмилий Ленц в 1838 г. и британец Уильям Томпсон в 1851 г.

ТЭГ пытались создавать с середины 19 века. В 1874 году была разработана батарея Кламона, которая была достаточно мощной, чтобы использоваться в типографии или при гальванизации.

Причина, по которой эти технологии не получили широкого распространения, заключается в низком КПД, при использовании чистых металлических пар — это сотые доли процента. Немногим более эффективными — 1,5-2,0% оказались термоэлементы из полупроводников, которые начали использоваться в середине XX века.

Можно вспомнить довольно известный «партизанский котелок», от которого питались радиостанции. Выпускалась модель термоэлектрического генератора ТГК-3. Фото термоэлектрического генератора ТГК-3 представлены в нашей галерее.

Была отсылка к теме термоэлектрических генераторов и в советской фантастике — в 1930-х годах Роман Адамов написал научно-фантастический роман «Тайна двух океанов», о похождениях подводной лодки «Пионер», источником энергии в которой служила термопара.

Конструктивные особенности и область применения

Основой конструкции термоэлектрического генератора являются термоэлемент, нагреватель, охладитель и нагрузка, это может быть лампа, разъем для подключения устройств — все, что потребляет электричество.

Простота устройства, отсутствие лишних преобразований энергии и минимум движущихся механических узлов делает ТЭГ надежным и долговечным в эксплуатации источником энергии.


Автономные термоэлектрические генераторы

Именно простота и надежность обусловили использование ТЭГ в отдаленных и труднодоступных регионах для автономного энергоснабжения. К примеру, они применяются для питания навигационных маяков и метеорологических станций. Зачастую это разновидность газовых генераторов — ГТЭГ, где для нагревания используется природный газ.

Отдельно стоит упомянуть радиоизотопные ТЭГ, в которых источником тепла является естественный распад изотопов. Автоматическая межпланетная станция Кассини, запущенная к Сатурну в 1997 году была оборудована таким источником.

Для нагрева в РИТЭГ было использовано 32,8 килограмма изотопа плутония-238.

Универсальные термоэлектрические генераторы

К универсальным ТЭГ можно отнести те устройства, которые используют излишки тепла там, где таковые имеются, а также генераторы двойного назначения — для выработки электрической и тепловой энергии.

Область применения довольно широка. Хорошо подходят такие термоэлектрические генераторы для дома — в качестве дополнительного или резервного источника питания. Существуют модели, встраиваемые в систему отопления и позволяющие сделать ее автоматику и циркуляционные насосы практически полностью энергонезависимыми.

Вариант для дома или дачи, даст не только электричество, но и послужит в качестве печи, ниже показан пример такой электрогенерирующей печи.


ТЭГ своими руками

Создание простейшего генератора в домашних условиях не составит больших трудностей по причине его крайней простоты. По сути, все что нужно, это найти элемент Пельтье. Приобрести такой элемент сегодня не составляет труда и не потребует больших затрат.

Для простейшей демонстрации, кроме термоэлемента, достаточно будет двух алюминиевых банок прямоугольной формы, канцелярского зажима, пары проводов, холодной и горячей воды. Нужно поместить элемент Пельтье между корпусами банок, скрепив их зажимом, налить в одну банку кипяток, в другую холодную воду, желательно со льдом.

Теперь, если правильно соблюдена полярность, можно замерить напряжение на выводах элемента, сомнительно, что оно будет больше одного вольта, но, можно считать, что демонстрация удалась.

Чуть более сложной задачей будет сборка термоэлектрического генератора на дровах. Для этого, помимо термоэлемента, понадобиться камера сгорания, в качестве которой подойдет корпус от компьютерного блока питания, радиатор и вентилятор можно использовать от процессора, разъем USB.

Для тех, кто желает получить более высокое напряжение можно порекомендовать инверторы стабилизаторы — все зависит от фантазии. Инструкций и схем на просторах сети достаточно. Ниже приведена фотография подобного устройства.

Заключение

Итак, в статье был дан краткий обзор одному из направлений альтернативной энергетики — энергия, получаемая за счет термоэлектрических эффектов. История развития этого направления еще не написана до конца и не стоит на месте.

Термоэлектрические генераторы совершенствуются и находят новые применения, а следовательно рано сбрасывать со счетов эти простые, но полезные устройства.

Фото термоэлектрических генераторов

Бесплатное электричество — лучшие идеи и советы по их реализации (75 фото устройств)

Что такое альтернативная энергетика? Современный мир предлагает способы создания бесплатного электричества. Как его сделать своими руками?

Краткое содержимое статьи:

Альтернатива

В 1901 году знаменитый, гениальный учёный Николай Тесла сконструировал огромную башню Ворденклиф в Нью-Йорке. Компания JP Morgan взяла на себя финансовую часть проекта. Тесла хотел осуществить бесплатную радиосвязь и снабдить человечество бесплатным электричеством. Морган же просто ожидал беспроводную международную связь.

Идея бесплатного электричества привела в ужас промышленные и финансовые “Тузы”. Желающих революций в мировой экономике не оказалось, все держались за сверхприбыли. Поэтому проект свернули.

Так что же построил Тесла? Как он собирался сделать бесплатное электричество? В XXI веке всё большую поддержку получает идея альтернативной энергетики, работающей на других источниках. Своеобразным оппонентом нефти, углю, газу здесь выступают возобновляемые ресурсы Земли и других планет.


Из чего можно получить бесплатное электричество? Солнечный свет, энергия ветра, земли, использование приливов и отливов, мускульная энергия человеческого тела могут изменить будущее планеты. Уйдут в прошлое трубопроводы, саркофаги реакторов. Многие государства смогут освободить свою экономику от необходимости закупать дорогостоящие источники электричества.

Поиску альтернативных источников энергии, которые легко возобновляются, уделяют большое внимание. В последние десятилетия человечество волнуют проблемы чистоты экологии, экономичности ресурсов.

Технология

Чуть ниже рассматриваются варианты получения бесплатного электричества.

Ветряная электростанция. Голландия предлагает построить ветряную ферму огромных размеров в Северном море, и искусственный, оснащённый необходимым оборудованием остров, который возьмёт на себя роль энергетического хаба, распределяя электричество между 5 государствами.

Саудовская Аравия предложила создать турбины в виде “бумажных змеев”, и расположить их в воздухе, а не на земле. Несколько  стран имеют собственные поля с ветряными генераторами.

Солнечная электростанция. В продаже есть крыши, состоящие из солнечных панелей, а также панели из фотогальванического стекла, которыми можно облицовывать наружные стены домов. Американские учёные выпустили солнечные батареи в форме прозрачных плиток, которыми можно застеклить окна, чтобы вырабатывать электричество для дома.


Грозовая батарея – накопитель энергии от разрядов в атмосфере. Молнии перенаправляются в электросеть.

Тороидальный генератор TPU состоит из 3 катушек. Магнитный вихрь и резонансные частоты являются причиной появления тока. Изобрёл его С.Марк.

Приливные электростанции – работа зависит от приливов и отливов, положения Земли и Луны.

Тепловая электростанция – в качестве ресурса используются высокотемпературные грунтовые воды.

Сила человеческих мускулов – люди также вырабатывают энергию при движении, что можно использовать.

Термоядерный синтез – процессом можно управлять. Синтезируются более тяжёлые ядра из более лёгких. Способ не применяется, поскольку очень опасен.

Сам себе мастер

Бесплатное электричество можно сделать своими руками. Существует немало методов, чтобы соорудить устройства, вырабатывающие энергию. Для этого нужно лишь немного знаний и умений. Например:


Сделать элемент Пельтье – пластина, термоэлектрический преобразователь. Тепло получают от горящего источника, охлаждение производится теплообменником. Составляющие сделаны из неодинаковых металлов.

Соорудить генератор, собирающий радиоволны – парные конденсаторы, электролитические, плёночные, диоды маленькой мощности. Изолированный кабель 15 м применяют в роли антенны. Заземляющий провод крепится к газовой, водопроводной трубе.

Сконструировать термоэлектрический генератор- потребуются стабилизатор напряжения, корпус, охлаждающие радиаторы, термопаста, нагревающие пластины Пельтье.

Построить грозовую батарею – металлическая антенна и заземление. Потенциал накапливается между элементами устройства. Метод опасен, так как притягиваются молнии, чьё напряжение достигает 2000 Вольт.

Гальванический метод – медный и алюминиевый стержни вставляются в землю, на глубину 0,5 м, площадь между ними обрабатывают солевым раствором.

Что ещё?

Среди обычных, можно встретить и довольно необычные способы получения электричества. В последнее время идёт интенсивная работа учёных всего мира по развитию альтернативной энергетики. Мир ищет возможности для более широкого её использования.

Чуть ниже приводится небольшой обзор лучших способов и идей:


Термический генератор – преобразовывает тепловую энергию в электрическую. Встроен в отопительно-варочные печи.

Пьезоэлектрический генератор – работает на кинетической энергии. Внедряют в Танцполы, турникеты, тренажёры.

Наногенератор – применяется энергия колебаний человеческого тела при движении. Процесс отличается мгновенностью. Учёные работают над совмещением работы наногенератора и солнечной батареи.

Безтопливный генератор Капанадзе – работает на постоянных магнитах в роторе и бифлярных катушках в статоре. Мощность 1-10 кВт. За основу взято одно из изобретений Н.Тесла, но многие не верят в этот принцип. Ещё по одной из версий, настоящая технология аппарата удерживается в большом секрете.

Экспериментальные установки, которые работают на эфире – электро-магнитное поле. Пока ещё идут поиски, проверяются гипотезы, проводятся эксперименты.

Учёные подсчитали, что природных запасов, используемых в современной энергетике, может хватить ещё на 60 лет. Разработками в данной области занимаются лучшие умы. В Дании население пользуется ветровой энергетикой, составляющей 25%.

В России планируются проекты, по использованию восстанавливаемых источников в энергетической системе на 10%, а в Австралии на 8%. В Швейцарии большинство проголосовало за полный переход на альтернативную энергетику. Мир голосует за!

Фото методов получения бесплатного электричества

Когда было обнаружено электричество? Вот весь график

Не совсем правильно говорить, что электричество было изобретено. Можно сказать, что это было обнаружено, и были придуманы способы его использования. Кто открыл электричество и когда оно было открыто? Озадачены? Читай дальше что бы узнать.

Будет правильно называть электричество повсеместным! Подумайте о любой бытовой технике. Большинство из них работают на электроэнергии. Мы потребляем электричество буквально каждую секунду! Если вы посмотрите вокруг в любой момент времени, вы найдете хотя бы один прибор, использующий электричество! Джордж Карлин говорит: «Электричество — это просто организованная молния».Это правда. Давайте теперь посмотрим, что потребовалось, чтобы превратить молнию в современное электричество, и кто все внес свой вклад в ее открытие.

Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

Давайте работать вместе!

Однозначного ответа на вопрос «кто изобрел электричество?» Не существует. Открытие электричества было скорее цепочкой изобретений, которые привели к современному использованию электроэнергии.Молния — это самая чистая и основная форма электричества. Потребовались большие усилия, чтобы использовать эту энергию в повседневной жизни. Здесь мы даем вам некоторые из самых известных имен в истории того, как использовалось электричество. Бенджамину Франклину приписывают открытие электричества в его хорошо известном эксперименте по запуску воздушного змея во время грозы.

# Изобретение электричества относится к –600 гг. До н.э. г., когда Милетский Фалес писал о зарядке янтаря при трении.Это было то, что мы теперь называем статическим электричеством.

# В 1600 Уильям Гилберт впервые перевел греческое слово «янтарь» на слово «электричество» на английском языке. Он впервые употребил это слово.

# Отто фон Герике изобрел машину, производящую статическое электричество, в 1660 .

# В 1675 Роберт Бойль наблюдал электрические силы притяжения и отталкивания, передаваемые через вакуум.

# Открытие Стивеном Греем проводимости электричества в 1729 дало новое измерение идее электричества.

# 1733 был годом, когда Шарль Франсуа дю Фэй узнал, что электричество бывает двух видов. Он назвал их смолистыми (-) и стекловидными (+). Позже Бенджамин Франклин и Эбенезер Киннерсли переименовали их в негативные и позитивные.

# В 1745 Питер ван Мушенбрук изобрел лейденскую банку. В лейденской банке хранится статическое электричество, которое можно сразу же разрядить.

Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию.Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

Давайте работать вместе!

# Одним из важнейших открытий в истории электричества было открытие электромагнитной индукции. Это привело к пониманию того, как работают электрические токи.

# В 1747 Уильям Ватсон показал, как лейденскую банку можно разрядить по цепи. Понимание терминов «ток» и «цепь» оказалось прорывом в дальнейших экспериментах.

# 15 июня 1752 , Бенджамин Франклин продвигал свою теорию о том, что молния была электрической, в своем эксперименте по запуску воздушного змея во время молнии.За свою работу с электричеством Франклин был избран членом Королевского общества и был удостоен медали Копли в 1753 году.

# Майкл Фарадей обнаружил, что перемещение магнита внутри проволочной катушки может генерировать электричество. Затем он смог построить первый электродвигатель. Позже он построил генератор и трансформатор. Это стало его ценным вкладом в область электромагнетизма.

# Генри Кавендиш из Англии, Кулон из Франции и Луиджи Гальвани, итальянский врач, внесли свой вклад в разработку практического использования электричества.

# Понятие проводимости относится к способности вещества переносить электрический ток. Генри Кавендиш в 1747 году начал измерять проводимость различных материалов и опубликовал свои результаты.

# Кулон математически сформулировал притяжение между наэлектризованными телами. Это положило начало количественному изучению электричества.

# Еще в 1786 Луиджи Гальвани установил то, что мы теперь называем электрической основой нервных импульсов.Гальвани продемонстрировал подергивание мышц лягушки, дергая их искрой от электростатической машины.

# Джироламо Кардано из Италии, возможно, впервые в своих трудах различал электрические и магнитные силы.

# Вольта обнаружил, что химические реакции могут быть использованы для создания катодов и анодов. Разница электрических потенциалов между ними может привести к протеканию между ними тока. Единица измерения разности потенциалов была названа в его честь «вольт».

# Томас Эдисон внес большой вклад в использование электричества. Он хвастается своим давним открытием электрической лампочки.

# Относительно недавний ( 19 век ), но очень значительный вклад в открытие и использование электричества — это развитие коммерческого электричества. И единственным человеком, которому принадлежит эта заслуга, был Никола Тесла, инженер-механик, электрик и изобретатель.Его работы привели к развитию современных электрических систем, использующих переменный ток.

Таким образом, мы видим, что история электричества началась с периода до Рождества Христова до сегодняшнего века компьютеров. В определенной степени мы обязаны своей «электрифицированной жизнью» тем, кто открыл электричество. Благодаря им, небесные молнии нашли хорошее применение на Земле в форме этой блестящей энергии, без которой мы не можем себе представить жизнь — электричества!

Почему в моей духовке постоянно отключается электричество?

Английская компания по обслуживанию недвижимости

  • Посетите фантастические услуги.com
  • Категории

  • Меню

    • Товары для дома

      Категории

      • Посмотреть все Товары для дома
      • Электрические насадки
      • Охрана и безопасность
      • Отделка
      • Сантехника
    • Садовый совет

      Категории

      • Посмотреть все Садовые советы
      • Уход за газоном
      • Правила сада
      • Ландшафтный дизайн
      • Заводы в Великобритании
    • Руководства по очистке

      Категории

      • Посмотреть все руководства по очистке
      • Чистка ковров
      • Очистка духовки
      • Мойка окон
      • Разблокирование
    • Советы по перемещению и упаковке

      Категории

      • Посмотреть все советы по перемещению и упаковке
      • Переезд за границу
      • Переезд офиса
      • Советы по упаковке
      • Советы по хранению
    • Проблемы с вредителями

      Категории

      • Посмотреть все проблемы с вредителями
      • Насекомые
      • Заражение грызунами
    • Истории компании

      Категории

      • Посмотреть все истории компании
      • В центре внимания
      • Партнеры
      • Жизнь в условиях изоляции
  • Поиск

    Общие селекторы

    Только точные совпадения

    Только точное совпадение

    Искать в заголовке

    Искать в названии

    Искать в содержании

    Искать в содержании

    Искать в отрывке

    Искать в сообщениях

    Искать в сообщениях

    Искать на страницах

    Искать на страницах

    Скрытый

    Фильтр по категориям

    Все о лужайке

    Все о лужайке

    Советы по чистке ковров

    Советы по чистке ковров

Технологический прогресс — ()

Технологический
Прогресс

На протяжении веков люди изобретали вещи, чтобы сделать жизнь
Полегче.Среди величайших изобретений прошлого —
автомобиль, паровой двигатель, электричество, телефон и
телевидение. С начала ХХ века люди
сделал огромный шаг в технологиях. Сейчас живем в квартирах, общаемся
люди, которые живут в других частях света, путешествуют из одной
место в другое на самолете. Все эти вещи являются продуктом
технический прогресс, и он по-прежнему быстро растет.
Сегодня мы живем в мире машин и компьютеров.Каждый день
появляется все больше и больше гаджетов, и все они делают нашу жизнь
Полегче. Некоторые из новых изобретений стали настолько доступными и
распространено, что сейчас люди не представляют жизни без них. За
Например, мобильный телефон превратился из дорогого портативного
телефон в недорогую службу передачи данных, электронной почты и голосовой связи,
практически любой может себе позволить. Со скоростью мобильных телефонов
развиваясь, они могут однажды заменить услуги домашней телефонной связи.Лет
раньше мобильные телефоны были громоздкими и требовали больших батарей в
чехол. Современные мобильные телефоны помещаются в кармане и могут заменить
компьютер.
Другой пример современных высокотехнологичных изобретений — Интернет.
Практически у каждой компании в мире есть свой сайт. В
Интернет предоставляет любую информацию по любой теме. Из
Конечно, некоторые источники ненадежны, но Интернет
дает очень хорошую возможность делать покупки, бронировать номера и авиабилеты,
смотреть фильмы, слушать музыку и многое другое.Интернет
также дает возможность завести новых друзей и найти старых
благодаря сайтам социальных сетей, таких как Facebook или Vkontakte.
Компьютерные технологии повлияли на производственные процессы и сделали
работать проще. Компании по производству игрушек, например, включают компьютеры
фишки в игрушках, которые заставляют их двигаться, говорить и петь самостоятельно.
В автомобильной промышленности в автомобилях установлены компьютерные системы, и они
предоставить информацию о состоянии автомобиля, включая давление в шинах,
фары или температура внутри и снаружи.Печать имеет
стать намного проще с компьютерными печатными машинами.
Планшетные ПК сегодня становятся все более популярными. Они есть
намного легче, чем ноутбуки или нетбуки, и они содержат все
программное обеспечение, необходимое для бизнеса, учебы и отдыха.
Читатели электронных книг — тоже новое изобретение. Это очень удобно
гаджет, позволяющий загружать книги в различных электронных
форматы. Вместо того чтобы носить в сумке одну книгу в мягкой обложке, вы
вмещает одну электронную книгу с тысячами книг.
Конечно, эти новые изобретения не последние, что человечество
был разработан, и многие другие будут разрабатываться из года в год.

-. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
1. (изобретали веками /
автомобиль / паровая машина и др .; технический прогресс сейчас).
2. (
мир машин и компьютеров, появляется все больше и больше гаджетов,
такой доступный и распространенный, мобильный телефон: громоздкий, большой
аккумуляторы и др.)
3.
(Интернет: любая информация, хорошая возможность
делать покупки, бронировать номера и авиабилеты, смотреть фильмы, социальные сети
сайты, компьютерная техника, игрушечные компании, автопром,
печать; планшетные ПК: легче ноутбуков, программное обеспечение, которое
нужен, для работы, учебы и отдыха; Читатели электронных книг:
удобно, загрузка книг, тысячи книг).
4. (Конечно, эти новые изобретения не последние
те, которые человечество разработало, и многие другие будут
развивалась из года в год.).

ВОПРОСЫ
1. Почему люди изобретают новые вещи для многих
века?
2. Каковы основные величайшие изобретения прошлого?
3. Как выглядит современный мир?
4. Как теперь можно описать технический прогресс?
5. Что вы можете сказать о мобильных телефонах как об изобретениях?
6. У тебя есть мобильный телефон?
7. Можете ли вы теперь жить без мобильного телефона? Почему нет)?
8.Считаете ли вы Интернет великим изобретением? Почему нет)?
9. Как часто вы просматриваете Интернет?
10. Какие ваши любимые сайты?
11. Есть ли у вас аккаунт в какой-либо социальной сети?
места?
12. У вас есть планшетный компьютер? Вы бы хотели его получить и почему?
13. Считаете ли вы, что электронные книги — великое изобретение?
14. А вы пользуетесь такой ридером?
15. Считаете ли вы, что электронные книги заменят книги в мягкой обложке в
будущее? Почему нет)?
16.Какие еще изобретения вы знаете? Что ты можешь рассказать о
их?

ПОЛЕЗНЫЕ СЛОВА И ФРАЗЫ
Изобретения
антибиотики
автомобиль
аккумулятор
электронная книга
()
Читатель электронных книг
электронные деньги
Технология GPS
реактивный авиалайнер,
LED (светодиоды)
мобильный / сотовый (AmE) телефон
-плеер —
нетбук
печатный станок
социальная сеть / медиа-сайт
паровой двигатель
планшет / планшет,
телескоп
телевизор
текстовые сообщения / SMS CMC-
Walkman

Виды электроэнергии

Блок 3

ЭЛЕКТРОМАГНИТИЗМ

Tunung-in

Задание 1 Обсудите вопросы, используя свои знания физики.

1) Что такое электричество?

2) От чего зависит проводимость электричества?

3) Почему металлы являются хорошими проводниками? Какие дирижеры лучшие?

4) Проводят ли газы электричество?

5) Какие бывают виды электричества?

6) В чем заключается основное преимущество электроэнергии переменного тока?

Чтение I

Основы электроэнергетики

Задание 2 Вы читаете текст про электричество.Из него удалены семь предложений. Выберите из предложений A – G то, которое соответствует каждому пробелу (1-7). В начале есть пример. Затем проверьте свои ответы на вопросы Задачи 1.

A Газы не являются хорошими проводниками электричества из-за расстояний между атомами.

B Электроэнергия этого типа поступает из розеток в большинстве домов.

C Этот поток электронов через проводник представляет собой электричество.

D Часто электроны отрываются от атомов на одной поверхности и собираются на поверхности другого материала.

E Его преимущество состоит в том, что его напряжение легко изменяется на более высокий или более низкий уровень.

F Проводимость этих электронов определяется типом материала.

G Это позволяет электронам перемещаться по материалу.

Электричество — это движение свободных электронов в материале к области положительных (+) зарядов. 1_ G __ (T он проводимость этих электронов определяется типом материала.) Некоторые материалы хорошо проводят, в то время как другие материалы препятствуют движению электронов. Электричество может принимать форму статического электричества, электричества постоянного тока (DC) или электричества переменного тока (AC).

Электропроводка

Твердые металлы являются хорошими проводниками электричества, потому что электроны могут свободно перемещаться по материалу.В твердом состоянии атомы металлов удерживаются на месте и только колеблются. 2 ____ Медь и золото — одни из лучших проводников электричества. Хотя железо является хорошим проводником, оксид железа (ржавчина) — нет.

В полупроводниках, таких как материалы, используемые в компьютерных микросхемах, электроны имеют ограничения на их движение, например, им разрешено двигаться только в одном направлении или в одной плоскости.

Непроводники препятствуют движению электронов внутри материала.Но они часто позволяют электронам и ионам собираться на своей поверхности. Примеры непроводников или электрических изоляторов: пластик, резина, стекло, большинство оксидов металлов (например, ржавчина), воздух, масло, чистая деионизированная вода. 3 ____ Электроны с трудом перемещаются через газы, если газ не ионизирован или не нагрет до более высоких температур.

Виды электроэнергии

Общие типы электричества — статическое электричество, электричество постоянного тока (DC) и электричество переменного тока (AC).

Статическое электричество — это сбор свободных электронов на поверхности материала, придающий ему отрицательный (-) заряд. Атомы на поверхности другого материала, потерявшие еще один электрон, называются положительными (+) ионами. 4____ Статическое электричество вызывается трением двух разных материалов друг о друга. Поскольку противоположные заряды притягиваются, электроны имеют тенденцию притягиваться к положительным ионам, что приводит к статическому электричеству.

В металле или другом проводящем материале электроны будут течь из области избыточных отрицательных (-) зарядов в область положительных (+) зарядов. 5____ Если противоположные заряды постоянны, например, с клеммами в батарее, ток называется постоянным током или электричеством постоянного тока, потому что он идет в одном направлении. Если клеммы постоянно меняют свою полярность с (+) на (-) и обратно, направление электронов меняется и называется переменным током или электричеством переменного тока. 6 ____

постоянного тока может быть создан аккумулятором или генератором постоянного тока. Для создания переменного тока требуется генератор переменного тока. Постоянный ток используется во многих устройствах, для работы которых не требуется высокое напряжение, так что для питания используются батареи. Переменный ток можно использовать при более высоких напряжениях. 7 ____ AC требуется для многих электронных устройств.

Изучение языков

Задача 3

Прочитать отрывок.Подчеркните подлежащее и сказуемое в предложениях жирным шрифтом.

Задача 4

В какой части речи эти слова в данном отрывке — существительные или глаголы?

Положите N для существительного и V для глагола:

потока , нагревает , светится , звено , загорается , устанавливает , нагнетание , усилие , уменьшение .

Повседневная современная жизнь наполнена электромагнитными явлениями. Когда лампочка включена, через тонкую нить накала в лампочке течет ток; ток нагревает нить до такой высокой температуры, что она светится , освещая окружающую среду. Электрические часы и соединения соединяют простые устройства такого типа в сложные системы , такие как светофоры, которые синхронизируются по времени и скорости движения. Радио и телевизоры получают информацию, переносимую электромагнитными волнами, перемещающимися в пространстве со скоростью света.Чтобы запустить автомобиль , токи в электрическом стартере двигателя создают магнитные поля, которые вращают вал двигателя и приводят в движение поршни двигателя для сжатия взрывоопасной смеси бензина и воздуха ; искра, инициирующая горение, представляет собой электрический разряд, который создает мгновенный ток.

Многие из этих устройств и явлений сложны, но они происходят из тех же фундаментальных законов электромагнетизма. Одним из наиболее важных из них является закон Кулона, который описывает электрическую силу между заряженными объектами.Сформулированный французским физиком 18-го века Шарлем-Огюстеном де Кулоном, он аналогичен закону Ньютона для силы тяжести. И гравитационная, и электрическая силы уменьшаются пропорционально квадрату расстояния между объектами, и обе силы действуют вдоль линии между ними.

Грамматика


Дата: 03.01.2016; вид: 1537


Коронавирусные пластиковые отходы загрязняют окружающую среду | Глобальные идеи | DW

По прошествии месяца после карантина, обычно шумные улицы Каламаты, греческого города к юго-западу от Афин, традиционно известного своими оливками, в основном пусты.

Как и в остальной части Греции, жители прибрежного города могут выходить на улицу только при строгих обстоятельствах, в том числе для коротких прогулок и походов за продуктами. Но выброшенные перчатки, салфетки и бутылки с дезинфицирующим средством разбросаны по паркам, тротуарам и дорогам, поскольку люди пытаются защитить себя и других от инфекции.

Подробнее: Пандемия коронавируса связана с уничтожением дикой природы и мировых экосистем

Проблема не ограничивается маленьким греческим городом.Подобные отходы вызывают проблемы в крупных мегаполисах, таких как Нью-Йорк и Лондон.

И даже поразил необитаемые острова Соко. В нескольких морских милях от Гонконга Гэри Стоукс из природоохранной организации OceansAsia обнаружил около 100 масок, выброшенных на берег за три посещения пляжа.

«Мы не замечали раньше такого количества масок в таком удаленном месте», — сказал Стоукс, подозревая, что они приехали из соседнего Китая или Гонконга. «Когда мы их нашли, прошло всего шесть-восемь недель с тех пор, как люди начали использовать эти маски.»

Подробнее: В условиях изоляции от коронавируса жители трущоб Дели изо всех сил пытаются получить воду

Гэри Стоукс из группы охраны природы OceansAsia держит хирургические маски, найденные на островах Соко

Воздействие на дикую природу

Перчатки, маски и другие личные вещи защитные средства (СИЗ) имеют решающее значение для тех, кто борется с пандемией, но также широко используются населением. Тем не менее, поскольку они не всегда утилизируются должным образом, экологи опасаются негативных последствий для дикой природы и борьбы с загрязнением пластиком.

«Если их выбросят на улицу, во время дождя перчатки и маски в конечном итоге окажутся в море», — сказала Анастасия Милиу, морской биолог и директор по исследованиям Архипелагского института охраны морской среды, расположенного в Греции.

А поскольку проблемы с утилизацией отходов в Греции носят системный характер, даже перчатки и маски для лица, которые выбрасываются в мусор, в конечном итоге могут оказаться в природе.

Подробнее: Нефтяные компании обращаются к пластмассам, чтобы предотвратить потери от спроса на топливо

Даже в Гонконге, где засорение встречается редко, по словам Стоукса, существуют десятки других способов, которыми маски могут добраться до моря.

«Люди идут, они вытаскивают свои кошельки, и из карманов случайно выпадает маска», — пояснил он, добавив, что даже если их выбросить в мусор, они достаточно легкие, чтобы их сдуло.

Экологи, такие как Стоукс, опасаются, что выброшенные маски и перчатки усугубят непрекращающуюся борьбу с пластиковым загрязнением в море.

И попав в воду, они представляют угрозу для морской жизни.

«[В водах Гонконга] через это место проходят розовые дельфины и зеленые черепахи», — сказал Стоукс.«Недавно опубликованное исследование показало, что когда пластик остается в воде достаточно долго и на нем растут водоросли и бактерии, он действительно пахнет черепахами как еда».

Как правильно утилизировать маски? Это проблема.

Предметы СИЗ, которые нельзя оставить, чтобы плавать в окружающей среде и море, тоже не всегда легко решить, — объяснила Джоан Марк Саймон, исполнительный директор Zero Waste Europe, неправительственной организации из Брюсселя.

Он указывает на европейскую схему утилизации, согласно которой розничные торговцы и производители платят за сбор и обработку пластиковой упаковки.«Поскольку перчатки не считаются упаковкой, их нельзя выбрасывать в бытовые мусорные корзины», — пояснил Саймон.

Экологичные методы отошли на второй план во время кризиса

Даже перчатки из латексной резины, натурального продукта, не всегда являются экологически чистым выбором, добавил Саймон. По его словам, это зависит от химических добавок, используемых для их производства, некоторые из которых могут нанести вред окружающей среде при разложении.

Подробнее: Нефтегазовые компании используют коронавирус для отмены экологических норм

Хотя и понятно, что методы устойчивого развития откатываются в кризис, сказал Ричард Томпсон, профессор и директор Морского института в Университете Плимута, решая проблемы Кризис пластиковых отходов означает не упускать из виду весь жизненный цикл продукта — от дизайна до конца срока службы.

«Это должно быть одно и то же, будь то бутылка лимонада или маска, которая используется в больнице», — сказал Томпсон. «Конечно, это не помогает то, что мы находимся в это время кризиса, особенно когда все хотят маски».

Тем не менее, пресс-секретарь Комиссии ЕС по вопросам окружающей среды Вивиан Лунела недавно сообщила СМИ EurActiv, что еще слишком рано оценивать влияние коронавируса на общее количество отходов пластиковой упаковки, образующихся в 2020 году.

Каковы экологически безопасные решения в этой пандемии?

Моющиеся маски могут замедлить распространение болезни

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщила DW, что регулярное мытье рук обеспечивает большую защиту от заражения COVID-19, чем ношение резиновых перчаток в общественных местах, в то время как Центры США по контролю и профилактике заболеваний говорит, что для населения моющиеся тканевые маски обеспечат необходимую защиту.

И хотя СИЗ, используемые в медицинских учреждениях, в основном не подлежат переработке или повторному использованию, появляются устойчивые инновации.

Подробнее: Коронавирус: загрязнение воздуха может повысить риск смерти

В США производитель автомобилей Ford производит многоразовые халаты из материалов для подушек безопасности, которые можно стирать до 50 раз, в то время как Университет Небраски также тестирование, чтобы увидеть, будет ли ультрафиолет обеззараживать и продлевать срок службы медицинских масок и, следовательно, уменьшать количество отходов.

Саймон из Zero Waste Europe считает, что странам не нужно выбирать между защитой окружающей среды и охраной здоровья населения.

«Вот что происходит сейчас», — сказал Саймон. «В будущем нам нужно убедиться, что мы готовы к подобным пандемиям, и что мы готовы бороться с ними экологически безопасным способом; не обязательно, чтобы одна была за счет другой».

  • Коронавирус и окружающая среда: ожидаемых 7 изменений

    Улучшение качества воздуха

    По мере того, как мир останавливается, внезапное прекращение большинства промышленных предприятий резко снизило уровень загрязнения воздуха.Спутниковые снимки даже показали явное падение глобального уровня двуокиси азота (NO2), газа, который в основном выбрасывается из автомобильных двигателей и промышленных предприятий и является причиной плохого качества воздуха во многих крупных городах.

  • Коронавирус и окружающая среда: ожидаемых 7 изменений

    Падение выбросов CO2

    Как и NO2, выбросы углекислого газа (CO2) также сократились после кризиса COVID-19. Когда экономическая активность снижается, сокращаются и выбросы CO2 — фактически, в последний раз это происходило во время финансового кризиса 2008-2009 годов.По данным Carbon Brief, только в Китае выбросы снизились примерно на 25%, когда страна была заблокирована. Но это изменение, скорее всего, будет временным.

  • Коронавирус и окружающая среда: 7 ожидаемых изменений

    Новый мир городской дикой природы

    По мере того, как все отступают в свои дома, некоторые животные воспользовались нашим отсутствием. Уменьшение дорожного движения означает, что маленькие существа, такие как ежи, выходящие из спячки, с меньшей вероятностью могут попасть под машину.Между тем, другие виды, такие как утки, могут задаваться вопросом, куда пропали все люди, и им нужно будет найти в парке другие источники пищи, помимо панировочных сухарей.

  • Коронавирус и окружающая среда: 7 ожидаемых изменений

    Привлечение внимания к мировой торговле дикими животными . COVID-19, вероятно, возник на влажном рынке Ухани, на котором продают живую продукцию и который является центром как законной, так и незаконной торговли дикими животными.Ограничение торговли живыми животными может быть одним из положительных моментов выхода из кризиса.

  • Коронавирус и окружающая среда: ожидаемых 7 изменений

    Водные пути свободны

    Вскоре после того, как Италия ввела режим блокировки, изображения кристально чистых каналов в Венеции были распространены по всему миру — нетронутая голубая вода далека от обычного мутный вид. А поскольку круизные лайнеры на данный момент пришвартованы, наши океаны также испытывают снижение шумового загрязнения, что снижает уровень стресса морских существ, таких как киты, и способствует гораздо более мирной миграции.

  • Коронавирус и окружающая среда: 7 ожидаемых изменений

    Пластиковые отходы растут

    Но это еще не все хорошие новости. Одним из наихудших побочных эффектов пандемии коронавируса на окружающую среду является быстрое увеличение использования одноразового пластика — от медицинского оборудования, такого как одноразовые перчатки, до пластиковой упаковки, поскольку все больше людей выбирают расфасованные продукты. Даже кафе, которые остаются открытыми, больше не принимают от клиентов многоразовые стаканчики, чтобы остановить распространение вируса.

  • Коронавирус и окружающая среда: 7 ожидаемых изменений

    Климатический кризис игнорируется (пока)

    В связи с преобладанием коронавируса климатический кризис отодвинут на второй план. Но это не делает его менее срочным. Эксперты предупреждают, что важные решения, касающиеся климата, не следует откладывать — даже с учетом того, что конференция ООН по климату отложена до 2021 года. Хотя выбросы снизились с момента начала пандемии, мы вряд ли увидим широкомасштабные и долгосрочные изменения в результате.

    Автор: Инеке Мулс

Создание электричества из света

Более чем достаточно солнечной энергии (8,2 миллиона квадрациклов БТЕ, 1 квадр = 2,9 x10 11 кВтч) ежегодно попадает на поверхность Земли для удовлетворения всех потребностей общества. В настоящее время мы используем около 400 квадроциклов в год для управления нашим обществом. Хорошая конструкция здания позволяет пассивно использовать солнечный свет для обогрева домов. Простые солнечные коллекторы используются для нагрева воды и приготовления пищи. Несмотря на свою полезность для этих целей, тепловая энергия солнечного света по-прежнему является энергоносителем низкого качества по сравнению с электричеством.Для компьютеров, большинства машин, лампочек, поездов метро и многого другого требуется электричество. Тепловую энергию солнца можно превратить в электричество. В этом разделе мы рассмотрим, как это сделать.

. Мы также рассмотрим, как получить электричество непосредственно из света с помощью фотоэлементов.

Цели обучения: Учащиеся смогут:

  1. Расскажите об основных принципах электричества, включив в них понятия заряда, тока, напряжения, сопротивления и проводимости.
  2. Контрастные параллельные и последовательные цепи.
  3. Объясните, как фотоэлектрический эффект используется в фотоэлектрических элементах для создания потока электронов.
  4. Различайте концентрированное и рассредоточенное солнечно-электрическое производство и отметьте преимущества и недостатки каждого из них.
  5. Оцените важные параметры, используемые для определения местоположения Солнечной системы (широта, наклон, аспект, затенение и облачность).
  6. Определите экономические затраты и влияние фотоэлектрической технологии на окружающую среду.
  7. Различайте разные подходы к использованию концентрированного солнечного производства для производства электроэнергии.
  8. Различают сетевые и автономные фотоэлектрические системы, а также преимущества и недостатки каждой из них.
  9. Перечислите и объясните ограничения использования солнечного света для производства электроэнергии.

Электричество от солнечного света

Солнечные тепловые генераторы

Паровой двигатель Эрикссон на солнечной энергии

Источник: Scientific American 1882
Повторное использование: Срок действия авторских прав истек

Паровой двигатель Мушо на солнечной энергии

Происхождение: Срок действия авторских прав истек
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org / licenses / by-nc-sa / 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Традиционный паровой двигатель использует тепло от сжигания ископаемого топлива для кипячения воды. Образующийся сжатый пар приводит в движение двигатель (или турбину), который затем может вращать электрический генератор. Действительно, именно так производилось коммерческое электричество с тех пор, как в 1882 году была запущена первая электростанция Эдисона. Концентрированные солнечные тепловые генераторы (CST) используют солнечный свет вместо ископаемого топлива для обеспечения тепла.Они полагаются на систему зеркал для концентрации солнечного света. Эти заводы могут производить значительное количество электроэнергии. Огюстен Мушо, учитель математики французской средней школы, впервые применил эту технологию в 1860-х годах. Капитан Джон Эрикссон наиболее известен тем, что разработал революционный боевой корабль из железа, названный USS Monitor . Monitor сыграл ключевую роль в гражданской войне в США и был прототипом линкоров на следующие восемьдесят лет. В последние годы своей жизни он обратил внимание на солнечную энергию и разработал тепловую машину, работающую от солнца.Он был разработан для откачки воды из колодцев. В конструкции Эрикссон параболическая линза сочетается с двигателем Sterling — по сути, те же элементы, что и в современных системах CST. Хотя ни устройства Мушота, ни Эрикссон не производили электричество, они продемонстрировали возможность использования солнечной тепловой энергии для производства механической энергии, которую затем можно было бы использовать для вращения генератора. Посмотрите это видео на YouTube: Копия солнечного двигателя Ericsson

Типы концентрированных солнечных станций

Происхождение: Создано Alexchris в ноябре 2011 г. для Wikimedia Commons https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Type_of_Concentrated_solar_power.png
Повторное использование: Владелец авторских прав на эту работу передает эту работу в общественное достояние. Это касается всего мира.

Крупнейшая из действующих в настоящее время систем CST состоит из девяти отдельных заводов, связанных вместе, и имеет мощность 354 мегаватт. Он расположен в США в пустыне Мохаве. Для сравнения: атомные электростанции в США имеют генерирующие мощности от 478 мегаватт до 3937 мегаватт.Типовая мощность угольной электростанции составляет 667 мегаватт.

Завод Холанику с использованием солнечных желобов

Provenance: Изображение из Xklaim, доступ к которому осуществляется через Wikimedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Holaniku.png
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

По всему миру работает более ста солнечных тепловых электростанций, и примерно столько же строятся. Есть два основных дизайна. Чаще всего используются параболические желоба для солнечных батарей для нагрева трубок, содержащих жидкость. Другой, менее распространенный подход использует поле зеркал для фокусировки солнечного света на коллекторе в башне. В дополнение к солнечным лоткам и башенным системам используются еще два подхода. В системе Stirling-Dish используется большая параболическая тарелка (представьте себе большую спутниковую тарелку), чтобы сфокусировать свет на паровой машине Стирлинга, удерживаемой на месте рукой от тарелки.Некоторые системы желобов используют призмы или линзы Френеля, чтобы помочь сконцентрировать свет.

Все системы CST используют свет для нагрева жидкости. Нагретая жидкость используется для передачи тепловой энергии воде, чтобы произвести пар и включить электрический генератор. Нагретые жидкости обычно представляют собой жидкие соли с очень высокой теплоемкостью. Часто используются нитрат натрия, нитрат кальция и нитрат калия. Использование расплавленных солей вместо воды для сбора тепла имеет преимущества. Соли обладают гораздо большей теплоемкостью, чем вода, поэтому они могут хранить больше тепла.Это тепло можно использовать для создания пара даже после захода солнца. Эти установки будут производить цикл расплавленных солей между 288 ° C ° и 566 ° C ° .

Некоторые установки CST представляют собой гибридные системы. Когда тепло, накопленное в расплавленных солях, исчерпывается позже ночью или в пасмурный день сжигается природный газ, образуя пар и поддерживая производство электроэнергии.

Лучшие системы CST примерно на 30% эффективны в преобразовании энергии солнечного света в электричество.Это лучше, чем КПД 20%, типичный для фотоэлектрических (ФЭ) систем, обсуждаемых ниже. Однако системы CST сложны, с множеством движущихся частей и жидкостей под высоким давлением. Лучше всего они работают, когда отражатели движутся для отслеживания ежедневного прохождения солнца (гелиостаты), а для этого требуется сложная система небольших двигателей, управляемых компьютерами. Посмотрите короткий видеоролик «Энергия 101: Концентрация солнечной энергии» с сайта Energy.gov Office of Energy Efficiency & Renewable Energy.

Концентрированная солнечная установка

Provenance: OSHA Illustrated Glossary: ​​Power Generation Plants, доступ через: https: // www.osha.gov/SLTC/etools/electric_power/illustrated_glossary/power_generation_plant.html
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/ 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Gemasolar CSP

Происхождение: Изображение с Wikimedia Commons, принадлежащее Torresol Energy, лицензия Free Art: http: // www.torresolenergy.com/EPORTAL_IMGS/GENERAL/SENERV2/IMG2-cw4e41253840d81/gemasolar-plant-june2011-2b.jpg
Повторное использование: Лицензия Free Art License дает право свободно копировать, распространять и преобразовывать творческие работы без явного разрешения автора

Солнечная восходящая башня

Provenance: Перерисовано и немного изменено Cryonic07. Оригинальный jpg-рисунок был сделан fr: Utilisateur: Kilohn limahn — оригинальный jpg-рисунок Это векторное изображение было создано с помощью Inkscape, а затем отредактировано вручную.
Повторное использование: Пользователь может: делиться — копировать, распространять и передавать работу для ремикса — адаптировать работу При следующих условиях: приписывание — пользователь должен приписывать произведение способом, указанным автором или лицензиаром (но никоим образом не предполагает, что они одобряют автора или использование работы). делиться одинаково — если вы изменяете, трансформируете или расширяете эту работу, вы можете распространять полученную работу только под той же или аналогичной лицензией.

Другой крупномасштабный способ превратить солнечную энергию в электричество — это система солнечных восходящих башен. Они состоят из очень больших теплиц, которые нагревают воздух на уровне земли. Горячий воздух выходит через очень высокий дымоход или башню. Ветряная турбина в башне приводится в движение потоком воздуха. Таким образом, солнечный свет преобразуется в тепловую энергию, а затем в механическую энергию, которая затем преобразуется в электричество. Построено лишь несколько заводов с восходящим потоком воздуха. Их строительство намного дешевле, чем строительство паровой солнечной электростанции, но они не производят много электроэнергии.

Для всех установок CST требуются большие участки земли на солнечных участках. Поэтому их обычно размещают в пустынях или полупустынях. Такие установки обычно расположены далеко от городских центров, где необходимо электричество. Это означает строительство высоковольтных линий электропередач для подачи электроэнергии в сеть. Каждая станция также разрушает или значительно изменяет большие участки естественной экосистемы пустыни.

Механическое устройство, вращающее электрический генератор, лежит в основе всех систем CST.Два наиболее распространенных устройства — это турбины и двигатели Стирлинга. Посмотрите эти видеоролики на YouTube: Как работает двигатель Стирлинга и Как работает паровая турбина. Обратите внимание, что паровая турбина на этом видео предполагает, что пар создается из ископаемого топлива, чего не было бы в случае установки CST. Тем не менее, некоторые гибридные установки CST действительно используют природный газ в качестве резервного топлива в ночное время или в пасмурные дни.

Генераторы тепловые электрические

Термоэлектрический модуль Зеебека

Источник: Wikimedia Commons, автор: Gerardtv https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Seebeck_power_module.jpg
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Другой способ превратить тепловую энергию солнечного света (или любого другого источника) в электричество — использовать термоэлектрический генератор.Они работают с использованием термоэлектрического эффекта, впервые открытого в начале 19 века. Самый простой из них основан на петле из проволоки, состоящей из двух разных металлов. При нагревании электроны будут течь по цепи до тех пор, пока одна часть цепи холоднее другой. В более сложных устройствах используются сэндвичи из полупроводников с одним легированным N слоем и одним P-легированным слоем. Слой с примесью азота является источником электронов, а слой с примесью фосфора — стоком для электронов. Применение тепла заставит электроны проходить через цепь.Количество производимой полезной энергии зависит от разницы температур в системе. В небольших масштабах термоэлектрические генераторы используются для регулирования оборудования, по сути, как термостат. Но для выработки значительного количества электричества необходима большая разница температур. Такие генераторы можно купить и поставить на раскаленную дровяную печь. Произведенное электричество может вращать небольшой вентилятор или заряжать 1,5-вольтовые батареи. Такие устройства, как модуль Зеебека, также используются в автомобилях для получения электричества от горячего двигателя.Электростанции также могут использовать отходящее тепло для производства дополнительной электроэнергии с помощью тепловых электрических генераторов.

Термоэлектрический генератор (6кБ 11 июня 14)

Схема термоэлектрического генератора

Provenance: Ken Brazier — самодельный, основан на w: Image: ThermoelectricPowerGen.jpg от CM Cullen (который имеет лицензии GFDL 1.2 и CC-by 2.5), доступ через Викимедиа: https://commons.wikimedia.org/ wiki / Файл: Thermoelectric_Generator_Diagram.svg
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org / licenses / by-nc-sa / 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Схема термоэлектрического охладителя

Происхождение: Автор Кен Брейзер, самодельный, на основе w: Изображение: ThermoelectricCooler.jpg CM Cullen (лицензировано GFDL 1.2 и CC-by 2.5) Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/ Файл: Thermoelectric_Cooler_Diagram.svg
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org / licenses / by-nc-sa / 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Термоэлектрический эффект можно также использовать для умеренного охлаждения. Пропуская электричество через устройство, он вызывает охлаждение. Устройства не обеспечивают достаточного охлаждения потребляемой энергии, но они являются хорошим способом поддерживать температуру в небольшом холодильнике для еды, который хранится в машине. Они работают на электричестве, производимом генератором переменного тока автомобиля.Они коммерчески доступны и продаются отдыхающим и яхтсменам.

Фотогальваника

Фотоэлектрический эффект, показывающий, что фотоны вытесняют электроны

Происхождение: Рисунок, созданный Вольфманкурдом — en: Inkscape под лицензией Creative Commons
Повторное использование: Пользователи могут: делиться — копировать, распространять и передавать работу для ремикса — адаптировать работу При следующих условиях: указание авторства — пользователь должен атрибутировать произведение способом, указанным автором или лицензиаром (но не таким образом, который предполагает, что пользователь одобряет автора или использование произведения).совместно использовать — если пользователь изменяет, трансформирует или расширяет эту работу, пользователь может распространять полученную работу только по той же или аналогичной лицензии, что и эта.

Все предыдущие методы превращения солнечного света в электричество включали промежуточный этап — сначала преобразование этого света в тепло. Однако в 1839 году Эдмон Беккерель из Франции обнаружил, что свет можно напрямую превращать в электричество. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою получившую Нобелевскую премию работу, в которой объяснил фотоэлектрический эффект Беккереля и общие свойства света.В 1954 году Bell Laboratories выпустила первую практическую фотоэлектрическую систему, основанную на фотоэлектрическом эффекте. Тем не менее, только позднее в том же десятилетии он получил свое первое реальное применение. В 1957 году Советский Союз начал «космическую гонку» запуском своего спутника «Спутник». В следующем году Соединенные Штаты создали собственный спутник Echo. Эти ранние космические зонды работали от батарей, а когда батарейки разряжались, то же самое делал и очень дорогой спутник. Фотоэлектрические системы оказались идеальными для поддержания заряда батарей.Находясь на орбите высоко над Землей, спутники освещали много солнечного света. Атмосфера Земли уменьшает количество солнечного света, попадающего на поверхность, примерно наполовину в ясный день, а облака могут уменьшить его еще на 90%. Прежде всего, спутники в космосе. Потребность в обеспечении питания спутниковым флотом привела к интенсивным исследованиям фотоэлектрических элементов.

Хотя фотоэлектрические элементы нашли свое применение в некоторых небольших устройствах на Земле, таких как часы в 1960-х и начале 1970-х годов, до 1974 года им не уделялось серьезного внимания для производства значительного количества электроэнергии.В том году война на Ближнем Востоке вызвала нехватку нефти в Соединенных Штатах и ​​Европе, названную энергетическим кризисом. Цена на бензин и мазут выросла вдвое, а на заправках образовались длинные очереди машин. Это привлекло внимание общественности и стимулировало исследования альтернативных источников энергии собственного производства. Посмотрите отличные короткие видеоролики о солнечных батареях на сайте Energy.gov.

Основная функция фотоэлемента

Происхождение: Лицензия Creative Commons Attribution 4.0, из Open Stax CNX, «Введение в солнечные технологии», автор Бриттани Л.Олива-Шатлен и Эндрю Р. Бэррон, https://cnx.org/contents/[email protected]/An-Introduction-to-Solar-Cell-. Рисунок адаптирован из P. J. Reddy, Science and Technology of Photovoltaics, 2nd edition, CRC Press, Leiden (2010)
Повторное использование: Согласно соглашению CC, все материалы защищены авторским правом, и автор сохраняет авторские права на свои материалы. Материал также находится под лицензией Creative Commons Attribution. В соответствии с этой лицензией автор дает другим право копировать, распространять и демонстрировать произведение, а также создавать производные работы при условии, что указан оригинальный автор.

Как работает фотоэлектрический элемент — Фотоэлектрические элементы используют фотоэлектрический эффект. В простейшем виде они состоят из тонких пластин полупроводника (кремния) в виде сэндвича. Один слой легирован фосфором (N для отрицательного), а другой — бором (P для положительного). Термин «легированный» означает, что что-то было добавлено к кремниевой пластине. Слои, легированные N и P, разделены крошечным пространством, называемым P-N переходом. Когда солнечный свет попадает на фотоэлемент, он перемещает электроны из N-слоя в P-слой.Соединяя два слоя проводом, создается цепь, когда электроны текут обратно в P-слой. Затем этот поток электронов можно использовать для работы. Когда свет уходит, поток электронов тоже.

Кремниевые фотоэлектрические панели, которые сегодня устанавливаются на крышах домов, преобразуют примерно от 15 до 22% энергии света в электрическую. Эффективность варьируется в зависимости от типа кремниевой технологии, чистоты материалов, используемых для изготовления солнечных элементов, и качества изготовления, используемого при производстве фотоэлектрических панелей.Вообще говоря, аморфные и поликристаллические кремниевые элементы имеют более низкую эффективность, тогда как высококачественные монокристаллические панели работают лучше. Высокоэффективные фотоэлектрические модули стоят дороже, но занимают меньше места для производства того же количества электроэнергии, что и менее дорогие блоки.

В усовершенствованных многопереходных фотоэлементах используются стопки различных типов легированных кремниевых слоев, чтобы максимально улавливать различные длины волн солнечного света. Типичные конфигурации включают тройное соединение для поглощения красной, зеленой и синей частей солнечного спектра.В лаборатории многопереходные фотоэлектрические элементы продемонстрировали эффективность до 46%. Однако высокая стоимость многопереходных солнечных элементов обычно ограничивает их использование для специальных приложений, например, в космических миссиях, таких как марсоход.

Многопереходный фотоэлемент, позволяющий использовать больше света.

Происхождение: НАСА https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может использоваться повторно без ограничений.

Независимо от размера фотоэлемента, разница в электрическом потенциале между двумя слоями (переход N-P) составляет всего около 0,6 вольт. Ячейка большего размера будет обеспечивать больший ток (больший поток электронов), но не больше напряжения. Чтобы получить большее напряжение, несколько фотоэлементов подключаются последовательно. Таким образом, если для конкретного применения требуется 3 В, 5 фотоэлементов можно соединить последовательно (5 x 0,6 В = 3,0 В). В большинстве приложений, и, конечно же, в тех, которые предназначены для производства значительного количества электроэнергии, будет использоваться несколько последовательно соединенных фотоэлементов.Небольшая группа таких связанных ячеек называется модулем, и модули часто соединяются вместе, образуя массив.

Фотоэлектрическая панель на 72 ячейки

Происхождение: Это фото было сделано Б. Кукером 6 июля 2017 года. Это солнечная панель в его доме.
Повторное использование: Я даю бесплатное использование этого изображения. [email protected]

Фотоэлектрическая батарея на солнечном навесе, которую можно установить под разными углами в зависимости от сезона.

Происхождение: Фотография солнечных батарей в его доме, сделанная Бенджамином Кукером.
Повторное использование: Бесплатное использование. Изображение Бенджамина Кукера [email protected]

Фотоэлектрическая батарея на крыше

Происхождение: Фотография сделана Бенджамином Кукером из его дома.
Повторное использование: Бесплатное использование с указанием авторства Бенджамина Кукера [email protected]

Рассмотрим 215-ваттную панель, показанную справа. Какое напряжение он выдает? Есть 12 рядов по 6 фотоэлементов в каждом, или 72 ячейки. 72 x 0,6 В = 43,2 В. Часто десять таких модулей подключаются последовательно, что дает 432 вольт! Для сравнения: фонарик обычно использует 3 вольта, автомобильный аккумулятор рассчитан на 12 вольт, а бытовой ток в США составляет 120 вольт.

Инвертор для изменения постоянного тока на переменный

Происхождение: Фото Бенджамина Кукера инвертора в его доме.
Повторное использование: Бесплатное использование, Бенджамин Кукер [email protected]

Автономная фотоэлектрическая система

Происхождение: Изображение любезно предоставлено sonaduygur и доступно через: https://sonaduygur.wordpress.com/2011/11/08/energy-and-architecture/
Повторное использование: Если вы хотите использовать этот предмет за пределами этого сайта в способы, выходящие за рамки добросовестного использования (см. http: // fairuse.stanford.edu/) вы должны получить разрешение у его создателя.

Есть два разных подхода к использованию фотоэлектрических систем: автономные и привязанные к сети. Автономные системы состоят из фотоэлектрических модулей, подключенных к аккумуляторным батареям. Это автономные системы, вырабатывающие постоянный ток (DC) и хранящие эту энергию в батареях. Регулятор напряжения обычно устанавливается для защиты аккумуляторов от повреждений при перезарядке. Эти системы часто встречаются на парусных лодках или в каютах, удаленных от электросети.Для большинства источников света и электроники на лодках требуется 12 вольт постоянного тока, поэтому они хорошо подходят для автономного подхода. В каютах может быть более крупная бытовая техника, например, стиральная машина, телевизор или пылесос. Эти устройства обычно продаются в США и предназначены для работы от сети переменного тока. Однако версии DC доступны, но обычно по более высокой цене. Силовой инвертор может преобразовать электричество постоянного тока в переменное, но при этом примерно половина энергии теряется на тепло. Автономные системы требуют больших вложений в аккумуляторные батареи, и батареи необходимо регулярно обслуживать и заменять примерно каждые пять лет.Наконец, любая способность производить электричество, помимо поддержания заряда батарей, тратится впустую. Невозможно поделиться этой дополнительной способностью с тем, кто в ней нуждается.

Сетевые системы состоят из фотоэлектрических массивов и инверторов мощности, подключенных к системе подачи электроэнергии переменного тока, которая обслуживает все сообщество (и страну в Соединенных Штатах). Инвертор необходим для преобразования электроэнергии постоянного тока, производимой фотоэлектрической батареей, на переменный ток, распределяемый сетью. Хороший современный инвертор имеет КПД 95%, т.е.е., только 5% электроэнергии постоянного тока теряется при преобразовании в переменный ток. Система с привязкой к сетке предлагает несколько преимуществ по сравнению с автономным подходом. Вместо того, чтобы вкладывать средства в батареи, система с привязкой к сети использует сеть как батарею. Если домашнему хозяйству с подключенной к сети системой требуется больше энергии, чем производится в любой момент времени, то сеть обеспечивает электричеством, чтобы компенсировать разницу. Ночью или в очень пасмурный день от сети питается дом. Когда фотоэлектрическая система производит больше энергии, чем используется домом, избыток экспортируется в сеть.Связанные с сетью системы подключаются к сети через специальные счетчики, которые регистрируют направление, а также количество протекающей электроэнергии. Такие сетевые приборы учета отслеживают, сколько чистой электроэнергии используется или производится. Электроэнергетическая компания будет взимать плату за чистое количество электроэнергии, использованной каждый месяц. Если фотоэлектрическая система производит больше, чем дом, использованный в этом месяце, то коммунальное предприятие предоставит кредит на счет. В конце года большинство коммунальных предприятий оплатят любые дополнительные, произведенные фотоэлектрической системой.Однако, хотя электроэнергетические компании продают электроэнергию по розничной цене (в среднем по стране 11 центов за кВтч), некоторые могут кредитовать владельца фотоэлектрической системы только за электроэнергию, произведенную солнечной системой, по оптовому тарифу (в среднем по стране 4 цента за кВтч). Политика сетевого измерения различается в зависимости от законов штата и регулирующих решений, которые принимаются в случаях, связанных с тарифами на коммунальные услуги.

Еще одно преимущество сетевых систем состоит в том, что владельцы таких единиц могут окупить часть своих инвестиций, продавая произведенные ими REC (возобновляемые источники энергии).Это отличается от простой продажи дополнительной продукции коммунальному предприятию. Идея состоит в том, что каждый мегаватт чистой возобновляемой энергии, производимой фотоэлектрической системой, заменяет мегаватт невозобновляемой энергии, которую в противном случае производили бы уголь, газ или атомные электростанции. Многие штаты обязали или добровольно поставили перед своими коммунальными предприятиями цели получать определенный процент электроэнергии, которую они продают, из возобновляемых источников. В ответ некоторые коммунальные предприятия инвестируют в производство возобновляемой энергии, строя ветряные или солнечные установки.

Коммунальные предприятия также могут удовлетворить цель использования возобновляемых источников энергии, приобретая REC у промышленных предприятий, таких как ветряные или солнечные фермы, принадлежащие другим лицам, или у частных домовладельцев. Поймите, что покупка РЭК не предполагает фактической покупки электроэнергии. РЭЦ просто платит кому-то другому за тот факт, что они создали этот мегаватт возобновляемой энергии. Домовладельцы могут объединить свои ИЭУ для продажи на рынке брокерами, которые берут комиссию за свою работу. Цена на РЭУ сильно варьируется и составляет от 25 до 250 долларов за мегаватт.Производители, заключившие долгосрочные контракты примерно с 2008 г., могут рассчитывать на более высокую цену на свои УЭУ. Если большее количество штатов потребует от коммунальных предприятий использовать возобновляемые источники энергии, и если штаты также увеличат количество, которое должно использоваться коммунальным предприятием, цены на ИЭК соответственно вырастут. По состоянию на 2017 год двадцать девять штатов, Вашингтон, округ Колумбия, и три территории США ввели обязательные стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS), в то время как восемь штатов и одна территория имели невыполнимые цели. Калифорния имеет самые строгие требования к RPS: обязательные уровни возобновляемой энергии составят 20% к концу 2013 года, 25% к 2016 году, 30% к 2020 году и 50% к 2030 году (RPS для Калифорнии).Поскольку Калифорния — такой большой штат, это должно способствовать повышению рыночной цены РЭЦ. Карты США, показывающие аспекты политики в области солнечной и возобновляемой энергии

Распределенное и крупномасштабное производство энергии

Знакомая модель производства электроэнергии — строительство крупных централизованных электростанций. Проблема с этим подходом заключается в том, что энергия часто вырабатывается на некотором расстоянии от того места, где она необходима, и для ее доставки необходимо прокладывать дорогие высоковольтные провода. По пути часть этой энергии теряется в виде тепла.Фотоэлектрические системы естественно поддаются альтернативной модели, называемой распределенным производством энергии или распределенными энергоресурсами. Распределенный подход связывает воедино множество мелких производителей энергии и системы хранения (батареи). Это приближает производство энергии к тому месту, где она необходима, и позволяет координировать работу различных типов генераторов, дополняющих друг друга. Например, фотоэлектрические, ветровые, солнечные тепловые, топливные элементы и батареи могут быть связаны друг с другом. Если солнце не светит или не дует ветер, батареи и топливные элементы могут удовлетворить спрос.

Солнечные батареи на крыше большого здания с президентом Обамой

Происхождение: Официальная фотография Белого дома Пита Соуза, доступ через Flickr: https://www.flickr.com/photos/iip-photo-archive/16615769070
Повторное использование: Эта официальная фотография Белого дома доступна для публикация новостными организациями и / или печать для личного пользования тем (ами) фотографии. Фотография не может быть использована в материалах, рекламе, продуктах или рекламных акциях, которые каким-либо образом предполагают одобрение или одобрение президента, Первой семьи или Белого дома.

Солнечные батареи в пустыне для выработки электричества

Происхождение: Доступ с сайта Pixabay: https://pixabay.com/en/energy-landscape-desert-mountains-78116/
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может использоваться повторно без ограничений.

Еще одно преимущество распределенного производства для фотоэлектрических систем состоит в том, что солнечные крыши могут быть хорошо использованы как места для выработки чистой электроэнергии. Дополнительным преимуществом является затемнение, обеспечиваемое фотоэлектрическими коллекторами.Это снижает тепловую нагрузку на крышу в летнее время, сохраняя в здании прохладу внизу. Есть ли смысл размещать фотоэлектрические коллекторы по пустынной среде обитания или сельскохозяйственным угодьям, когда так много пустого пространства на крыше доступно гораздо ближе к месту, где требуется энергия?

Типы используемых фотоэлементов

Тонкая пленка ПВ в гибкой панели. Изображение с сайта www.alternative-energy-tutorials.com, использовано с разрешения.

Происхождение: http://www.alternative-energy-tutorials.com/images/stories/solar/thin-film.jpg Изображение с http://www.alternative-energy-tutorials.com/
Повторное использование: Все учебные пособия и материалы, опубликованные и представленные на веб-сайте учебных пособий по альтернативным источникам энергии, включая текст, графику и изображения, являются собственностью авторского права или аналогичных прав Учебники по альтернативным источникам энергии представляют www.alternative-energy-tutorials.com, если прямо не указано иное. Согласно веб-мастеру AET: Как вы любезно спросили, я не возражаю против того, чтобы вы использовали это изображение как часть вашего веб-курса по энергетике бесплатно.Однако я должен попросить вас правильно ссылаться на мои учебные пособия, изображения и сайт: www.alternative-energy-tutorials.com соответственно в своих презентациях. Удачи с твоим курсом. С уважением. Учебники по альтернативной энергии

Тонкопленочные ПВ

Источник: Описание Английский: Окончательная установка и компоновка тонкопленочных гибких солнечных фотоэлектрических панелей Uni-Solar Ovonic Дата 17 мая 2008 г. Источник Собственная работа Автор Филдскен Кен Филдс
Повторное использование: Этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Непортированная лицензия. {{Информация | Описание = {{ru | 1 = Окончательная установка и макет тонкопленочных гибких солнечных панелей Uni-Solar Ovonic}} | Source = {{own}} | Автор = Fieldsken Ken Fields | Date = 2008-05-17 | Permission = | other_versions =}} [[Категория: Sola

PV поликристаллический

Provenance: Изображение Скотта Робинсона и доступ через Flickr: https://www.flickr.com/photos/clearlyambiguous/45978012/in/photolist-54DEm-2LqZb-3MTRi-6QjYy-5ccdsh-7isZx-4Y2gJ-5fWLE-8zXMV -4s2o3
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org / licenses / by-nc-sa / 3.0 / Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

ФВ монокристаллического типа

Источник: Файл: Lampadaire éolien solaire Ruisseauville7.JPG https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Monocrystalline_solar_panel.png
Повторное использование: Этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0.Исходное изображение Файл: Lampadaire éolien solaire Ruisseauville7.JPG | Дата = 25.08.2014 00:26:30 | Автор = | author = [[Пользователь: La …

В настоящее время используются три различных типа фотоэлементов; монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные. Монокристаллические ячейки изготавливаются из стержней из высококачественного кремния. Кремний однородный и кажется черным, поскольку он поглощает почти весь падающий свет. Они самые эффективные из трех, лучшие из них преобразуют 22% солнечного излучения в электричество.К тому же они самые дорогие в производстве.

Поликристаллические ячейки состоят из кусочков или небольших кусочков кремнеземных пластин, расположенных в произвольном порядке. Их дешевле производить, но они менее эффективны, чем монокристаллические элементы. Они кажутся синими, поскольку отражают часть этой части спектра. Случайная ориентация означает, что они лучше работают в условиях рассеянного света, например, в условиях облачности или тумана. Типичный КПД 10–15%.

Ячейки с тонкой пленкой создаются с помощью жидкости, которая помещается между двумя слоями стекла.Они относительно новые на рынке, дешевле в производстве, но менее эффективны, чем поли- или монокристаллические версии. Большим преимуществом тонкопленочных ячеек является гибкость построенных из них панелей. Они отлично подходят для портативных приложений, таких как катание на лодках и кемпинг.

Солнечные батареи на транспорте

Helios Prototype, самолет на солнечной энергии

Provenance: Фото НАСА / Карла Томас, доступ осуществляется через https://www.nasa.gov/centers/dryden/multimedia/imagegallery/Helios/ED03-0152-60.html
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может использоваться повторно без ограничений.

Парусник с помощью лифта идти навстречу ветру.

Происхождение: Бенджамин Кукер, Университет Хэмптона
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете использовать это повторно элемент для некоммерческих целей, если вы указываете авторство и предлагаете производные работы по аналогичной лицензии.

Первое практическое применение фотоэлектрической солнечной энергии было на транспорте, при питании спутников. Фотоэлектрическая энергия предназначалась не для движения космического корабля, а для питания их инструментов. PV был адаптирован для прогулочных парусных лодок, которые совершают дальние плавания и нуждаются в электричестве для освещения, связи, вентиляции, инструментов, охлаждения и самоуправления.

НАСА провело испытания летательного аппарата на солнечных батареях под названием Helios Prototype. На таком самолете (Solar Impulse) пытаются безостановочно облететь весь мир.

Ограничения солнечной энергии

Если бы 0,1% поверхности Земли было покрыто фотоэлектрическими панелями, это могло бы удовлетворить все потребности мира в энергии! Речь идет о районе Испании или между Калифорнией и Техасом.
(Сколько земли для солнечной энергии?) Но тут все сложнее.

Солнечная энергия требует солнечного света, а солнечный свет неравномерно распределяется по миру ни во времени, ни в пространстве. Напомним, что Земля наклонена вокруг своей оси (23,4 o ).Это имеет огромное влияние на то, как освещается Земля. Если бы ось не была наклонена, повсюду на Земле наблюдалась бы одна и та же картина дня и ночи: двенадцать часов темноты, за которыми следовали двенадцать часов солнечного света каждый божий день в году. Но Земля наклонена. На протяжении половины годового пути вокруг Солнца северное полушарие наклонено к нашей домашней звезде, а южное полушарие наклонено от нее. Во второй половине года ситуация меняется на противоположную. Когда полушарие наклонено к солнцу, оно получает больше солнечного света по двум причинам.Во-первых, солнце кажется выше в небе, поэтому солнечный свет более прямой (ближе к перпендикуляру к поверхности Земли), а продолжительность дня (фотопериод) больше. Самый длинный день в году в этом полушарии называется летним солнцестоянием. В другом полушарии это был бы самый короткий день в году, или зимнее солнцестояние. Дважды в год бывает день (весеннее и осеннее равноденствие), когда для всей планеты двенадцать часов света и двенадцать часов темноты.

Вблизи экватора существует небольшая разница в продолжительности дня солнечной освещенности в течение года, дни и ночи остаются продолжительностью около 12 часов каждая.Арктический и Антарктический круги (66,6 o ) указывают, где будет один полный день солнечного света во время летнего солнцестояния и один полный день темноты во время зимнего солнцестояния. На широтах над этими кругами можно наблюдать несколько дней полного солнечного света и полной темноты. Солнечная энергия в тропиках доступна примерно с одинаковой скоростью в течение всего года. На более высоких широтах энергия концентрируется в месяцы летнего солнцестояния. Тем не менее, даже в более высоких умеренных широтах низкое солнце может ярко светить сквозь холодное и ясное зимнее небо и обеспечивать полезную энергию на несколько часов в день.

В дополнение к продолжительности дня при расчете потенциальной энергии Солнца необходимо учитывать угол, под которым свет пересекает поверхность Земли. Вокруг экватора солнце пересекает небо почти прямо над головой каждый день в течение года. Тропики Рака (Северное полушарие) и Козерога (Южное полушарие) отмечают места, где солнце проходит прямо над головой один день в году. На более высоких широтах солнечные лучи пересекают ровную поверхность под углом. Таким образом, такое же количество солнечного света, которое падает на один квадратный метр земли около экватора, будет распространяться на вдвое большую площадь в Арктике.

Есть и другие ограничения на солнечную энергию. Чтобы коллекторы были эффективными, они должны располагаться значительно выше или вдали от тени деревьев и высоких зданий. Облака, туман, смог и пыль уменьшают поступление солнечной энергии в коллектор.

Коллекторы

работают лучше всего, когда они ориентированы перпендикулярно солнечному свету, а поскольку солнечный угол меняется в течение дня или сезона, нужно либо использовать одну фиксированную оптимальную настройку, либо иметь способ регулировать устройство на регулярной основе.Лучшие системы слежения имеют небольшие электродвигатели для постоянной регулировки коллектора (или зеркала для CST) на лучший угол. Эти гелиостаты, как и подсолнухи, весь день следуют за солнцем. Такие устройства дороги и требуют частого обслуживания.

Даже в самых солнечных пустынях мира солнце исчезает ночью, и то же самое происходит с захватом энергии до следующего утра. Как и в случае с ветроэнергетикой, иногда солнечные генераторы не работают. Как таковые, они должны быть привязаны к сетям, которые включают устройства краткосрочного хранения энергии.

Во многих общинах действуют ограничительные законы, ограничивающие установку солнечных устройств в домах и прилегающих территориях. Даже если таких ограничений нет, однажды действительно необходимо приобрести зеленую эстетику, в которой красота заключается в функциональности фотоэлектрических панелей.

В каких местах солнечная энергия используется для производства электричества?

Solar Power Rocks — это лоббистская группа, которая продвигает изменения в политике, чтобы способствовать развитию солнечной энергетики в Соединенных Штатах. Они ранжируют пятьдесят штатов и Вашингтон, Д.C. См. [Linnk https://solarpowerrocks.com/2017-state-solar-power-rankings/ «Политика штата в области солнечной энергии»]. По данным на 2017 год, Массачусетс занимает первое место, а Миссисипи — самое низкое. Обратите внимание, что рейтинги в основном соответствуют сроку окупаемости установки солнечной системы на дом. Установка системы мощностью 5 кВт в доме в Массачусетсе окупится за счет экономии на счетах за коммунальные услуги всего за четыре года, в то время как на возмещение затрат на ту же систему в Миссисипи потребуется шестнадцать лет.

По состоянию на 2017 год штаты с наибольшим объемом производства солнечной энергии: Калифорния, Аризона, Массачусетс, Нью-Джерси и Нью-Йорк (Рейтинг штатов по производству солнечной энергии).Обратите внимание, что первые два в списке большие и солнечные. Следующие три меньше и не такие солнечные, так почему вы думаете, что они достигли таких высоких позиций? Подумайте о роли политики.

Солнечная и ветровая энергия в настоящее время являются наиболее быстрорастущими и наименее дорогими способами производства электроэнергии. По состоянию на 2017 год солнечная энергия составляет 1,8% электроэнергии, производимой во всем мире. Лидируют по порядку: Китай, Япония, Германия, США и Италия. В расчете на душу населения Германия производит 511 Вт на человека, Япония — 336 Вт, Италия — 332 Вт.См .: Производство солнечной энергии по странам

Собирать мысли: системное мышление и рефлексия

Часы доступного солнца в день

Provenance: Изображение предоставлено ‘kwinana’ и доступно через: http://www.instructables.com/file/FNEK6YDIYB29UEG/
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http: // creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ под аналогичной лицензией.

Вы только что узнали об истории использования энергии солнца для создания электричества. Уделите несколько минут, чтобы подумать, как все это сочетается. Вы также уже узнали о том, как энергия ветра используется для производства электричества. В чем сходны ветровые и фотоэлектрические / CST-технологии и чем они отличаются? Какая технология лучше всего подходит для района, в котором вы живете, и почему?

Большинство фотоэлектрических систем подключено к электросети. Думайте о национальной электрической сети как о системе, которая должна обеспечивать постоянный ток и напряжение по запросу.Какие события могут привести к дестабилизации фотоэлектрической системы? Какие есть способы предотвратить эту нестабильность?

Каковы были бы плюсы и минусы использования фотоэлектрических элементов в кампусе вашего колледжа?

.