Osiągnięcia w poszukiwaniach energii odnawialnej

Źródła odnawialnej energii są w obecnych czasach bardzo wydajnym, tanim i ciekawym źródłem pozyskiwania tejże. Tym bardziej, że teraz są dostępne indywidualnie dla każdego domu.
Postęp technologiczny w tej dziedzinie jaki miał miejsce w ostatnich latach znacząco przyczynił się do tego. Pewnie wszyscy już znają wiatraki produkujące energię dzięki wiatrom, lub też wielkie panele fotowoltaiczne. Jednak powstały i rozwinęły się nowe technologie, dzięki którym niesamowicie niesamowicie powiększył się rynek energii. Wykorzystują one prozaiczne rzeczy (lub czynności), które każdy człowiek ma (lub robi). Na pierwszy ogień pójdzie… No właśnie – ogień.

Nakładki na kominki wolnostojące

Bardzo często stosowane w domkach letniskowych i małych domach. Swoją popularność zdobyły dzięki swej prostocie w użytkowaniu i produkowaniu prądu. Takie nakładki działają poprzez nałożenie ich na/wokół wolnostojącego pieca. Na potrzeby uproszczenia tekstu będzie tu opisany najprostszy typ takiego pieca, a mianowicie „koza”.

Dzięki wytwarzaniu ogromnej dawki ciepła przez „kozę” jest możliwe zamienianie jej części w energię elektryczną. Specjalna nakładka na taki piecyk odbiera ogromną dawkę ciepła i dzięki wewnętrzym procesom czasem chemicznym a czasem mechanicznym (w zależności od jej typu) zamienia ją w prąd, który (również w zależności od typu nakładki) jest magazynowany w zewnętrznej lub wewnętrznej baterii.

Dokładne działanie polega na spalaniu wewnątrz pieca opału (drewno najczęściej) i oddawaniu części wyprodukowanego ciepła do nakładki prądotwórczej. W zależności od jej wielkości taka jest wytwarzana przez nią moc.

Samo działanie w każdej strefie klimatycznej jest jak najbardziej trafione. Kiedy dzień jest krótki i potrzeba ogrzewania jest większa, masa energii elektrycznej produkowana z dużej dawki ciepła może być na bieżąco pożytkowana na oświetlenie wnętrza domu i wszystkie znajdujące się w nim urządzenia elektryczne. W tym przypadku tylko część prądu jest zużywana na potrzeby, a nadmiar zostanie wtedy zmagazynowany. Z kolei kiedy dni są dłuższe i jest o wiele cieplej nie ma potrzeby na utrzymywanie oświetlenia czy „zimowych” urządzeń. Wyprodukowana energia zostaje zmagazynowana w baterii (specjalny powerbank, akumulator). Taka „produkcja” energii może się odbywać przy okazji gotowania na takiej kuchence, czy ogrzewania się w zimne wieczory.

Na sam koniec opisu tego sposobu bardzo dobrze jest opisać wydajność i względy bezpieczeństwa.
Sama wydajność jest podyktowana tym jaką powierzchnię pieca zajmuje nakładka. Jeśli dużą to jest to bardzo wydajny sposób i często może z powodzeniem zaopatrzyć cały dom w prąd. Jednak wydajność zmniejsza się z powierzchnią takiej nakładki. Im jest mniejsza tym mniej potrafi wytworzyć energii elektrycznej. A bezpieczeństwo – to bardzo proste. Im większa powierzchnia nakładki zasłania rozgrzany piec tym bardziej przedmioty wokół (i sami użytkownicy) są zabezpieczone przed zniszczeniem. Ten sposób wytwarzania energii przez nakładkę na piec wolnostojący jest bardzo tani w użytkowaniu. Wystarczy do niego jedynie opał, który i tak jest używany i to wszystko.

Gaz – metan

To bardzo fajne rozwiązanie. Używany jest często do zasilania kuchni gazowej na przykład do gotowania. Choć też wykorzystywany jest do samego ogrzewania domu. Może być produkowany za darmo nawet obok domu z resztek jedzenia, które codziennie mogą się pojawiać. A dokładniej takie resztki wrzucane są do pojemnika z wodą, tam fermentują produkując łatwopalny gaz (metan). I to tyle, koniec całego wysiłku.

Jeśli ktoś jest ciekawy czy na pewno tak się dzieje, wystarczy na przykład, że zblenduje kapustę, wrzuci ją do wody. Następnego dnia ze środka pojemnika gdzie to wszystko jest połączone i gdzie kapusta fermentuje będzie wydobywał się zapach gazu. A już dokładnie opisując jego odnawialność i użyteczność w gospodarstwie domowym, najpierw trzeba zacząć od opisu typów specjalnych pojemników do produkcji tegoż. A jako paliwo (w celu uproszczenia) będą tu brane pod uwagę resztki jedzenia.

Na początek zewnętrzny typ pojemnika

Takie pojemniki są używane jako stojące całkowicie na zewnątrz domu, w którym jest używany metan. Jako, że ten gaz jest łatwopalny jest to traktowane jako procedurę zachowującą bezpieczeństwo. Tak, aby w razie wybuchu jakiegokolwiek pożaru jego cały zapas nie był w jednym miejscu i nie dał rady aż tak podsycać go. Niestety nie jest to najwygodniejszy sposób do korzystania z dobrodziejstw jakie ze sobą niesie. Czy to do ogrzewania domu, czy tylko do gotowania, trzeba zawsze przynosić go w specjalnych elastycznych pojemnikach kiedy się skończy.

Drugim typem pojemników są te wewnętrzne. Najczęściej usytuowane są w domu jedynie wlotem, przez który dostarcza się resztek potrzebnych do fermentacji oraz palnikiem jako ujście gazu (do ogrzewania czy też do gotowania). Ogromnym plusem tego rozwiązania jest wygoda korzystania.

Wystarczy takie resztki wrzucić do wlotu będącego w środku domu i można cieszyć się zawsze darmowym gazem. Ogromnym plusem takiego rozwiązania jest wykorzystywanie metanu „do końca”. Tu nie trzeba się martwić o to czy zostanie go nabrane wystarczająco dużo bo będzie wykorzystywany bezpośrednio z pojemnika fermentacyjnego gdzie gaz jest produkowany. Minusem takiego rozwiązania jest bliskość pojemnika fermentacyjnego, w którym wszystko się tworzy wobec domu. W razie kłopotów (na przykład pożar) taki pojemnik może służyć jako ich wzmocnienie.

Podsumowując wszystko jest to niezaprzeczalnie energia odnawialna i to z odpadków, które są produkowane codziennie przez każde gospodarstwo domowe. Mimo, że jest zagrożenie to jest ono naprawdę małe i przy jego jeszcze zmniejszeniu prawie go nie będzie (lub nie będzie w ogóle).

Elektrownie wodne – indywidualne turbiny

Prawie każdemu kojarzą się z wielkimi zaporami na rzekach jednak w dzisiejszych czasach dzięki postępowi technologicznemu i jego osiągnięciom dostępne są wydajne turbiny, które potrafią wyprodukować prąd dla całego domu bez potrzeby podłączania się do sieci energetycznej.

Działają na tej samej zasadzie co wielkie elektrownie na rzekach jednak w mikroskali. Kiedy takie urządzenie jest zanurzone w płynącej wodzie ta porusza jego wirnikiem (albo swego rodzaju śmigłem), co powoduje poruszenie urządzenia wytwarzającego prąd. Takie małe (ale wydajne) „elektrownie” doskonale nadają się do zaopatrywania jednego domu w prąd, jednak jest jeden warunek. Taki dom musi stać nad rzeką lub innym ciekiem wodnym gdzie woda będzie w stanie wszystko poruszać. Co do ich typów to są dwa, podzielone ze względu na umiejscowienie śmigła napędzającego, otwarte i zamknięte.

Zamknięte

Część poruszana przez wodę znajduje się wewnątrz urządzenia, nadal jest łatwo dostępna, jednak dookoła niej jest obudowa, która uniemożliwia jej mechaniczne zniszczenie. To rozwiązanie na kamieniste cieki wodne i te, które potrafią nagle wezbrać i nieść ze sobą różne większe „zanieczyszczenia” tak jak gałęzie, kłody, stałe kępy traw/trzcin. Czyli wszystko co może uszkodzić poruszany mechanizm gdyby był otwarty. To są plusy takiej budowy jednak są też minusy. A głównie jest nim mniejsza wydajność. Obudowa, przez którą przepływa woda napędzająca mechanizm prądotwórczy często mocno ogranicza przepływ wody przez co może nie mieć takiej siły jak otwarta turbina.

Otwarte

Jak pewnie jest to jasne, są o wiele wydajniejsze od zamkniętych typów. Dzięki swojej otwartej budowie przepływająca woda ma o wiele łatwiej. Nawet jeśli całość ustawi się w trochę niewłaściwym kierunku to i tak woda będzie bardzo sprawnie przez takie urządzenie płynąć. Podsumowując, praca takich urządzeń (turbin) działa dzięki sile płynącej rzeki (czy potoku itp.), która w takim przypadku jest producentem „czystej”energii. Jest też ciągła w swojej „pracy”
To ogromne plusy.

Panele fotowoltaiczne

Pewnie każdy już zna wynalazek paneli fotowoltaicznych.
Takie panele służą do wytwarzania prądu dzięki zbieraniu promieni słonecznych i przetwarzaniu ich na energię elektryczną. Po raz pierwszy efekt fotowoltaiki został zauważony w 1839 roku przez Alexandra Edmonda Becquerela. To właśnie od tego czasu zaczęto zwracać uwagę w kierunku energii jakiej może dostarczyć słońce.

Działa to bardzo prosto, a mianowicie panele zbudowane z półprzewodnika działają jak ogniwo elektryczne, w którym zachodzą reakcje chemiczne. To właśnie dzięki tym procesom możliwa jest produkcja energii elektrycznej. Teraz różnica między początkiem (czyli od roku 1839) a obecnymi czasami polega na niezwykłej wydajności. Panele montowane często na dachach czy ustawiane też na balkonach potrafią zaspokoić zapotrzebowanie na prąd dla całego (nawet dużego) domu.
W tym przypadku osiągnięcia technologii energii odnawialnej można opisać najlepiej w tym co się działo na początku XXI wieku. Kiedy ten się zaczął takie panele nie były aż tak wydajne i kosztowały drogo. Ich wydajność jednak rosła co rok średnio o 30%. Cena za panel o mocy 270 kW początkowo plasowała się w kilku tysiącach, teraz taki sam kosztuje jedynie kilkaset złotych.

Podsumowując tę metodę zdobywania energii z odnawialnego źródła widać od razu, że jest bardzo wydajna i szybko się rozwija.

Panele ogrzewające wodę

Służą do ogrzewania wody, która się w nich znajduje.
Tak samo jak panele fotowoltaiczne potrzebują słońca jednak z tą różnicą, że te potrzebują go do działania bardzo i to bezpośrednio. Będące zawsze w czarnym kolorze, bazują na pochłanianiu promieni słonecznych w dużej ilości i to właśnie dzięki temu potrafią nagrzać wodę, która jest wewnątrz nich aż do ponad 30 stopni. Taka woda jest wykorzystywana często dopiero na wieczór do mycia, dlatego takie panele to mało wydajny sposób na zdobywanie energii słonecznej.

Jednak są używane

Zwłaszcza w bardzo nasłonecznionych rejonach świata (przede wszystkim w sąsiedztwie równika). Na początku były konstruowane z materiałów, które były mało podatne na przekazywanie energii w linii słońce – woda. Jednak dzięki nowoczesnym osiągnięciom w dziedzinie energii odnawialnej możliwa była adaptacja do takiego celu bardziej wytrzymałych materiałów o większym przewodnictwie takiej energii. To właśnie z nich teraz robione są pojemniki (najczęściej rury dla wygody konstruowania i użytkowania takich paneli).

A jak to wygląda kosztowo?

To bardzo tani sposób pozyskiwania energii do codziennego użytku.
Jest on używany nie tylko do nagrzewania wody w warunkach domowych w celu utrzymania higieny. Jest on również używany podczas pieszych podróży z tym samym przeznaczeniem.

Rozwiązanie z tego systemu wykorzystywane jest również w architekturze.
Aby oszczędzić właścicielowi kosztów na ogrzewaniu architekci projektują domy tak, aby w zimę gdy promienie słoneczne padają pod mniejszym kątem trafiały przez okna prosto na czarne (lub inne ciemne barwy w zależności od preferencji zamawiającego) kamienne posadzki, lub inne zbliżone w zdolności pochłaniania i oddawania ciepła powierzchnie. Tak więc mimo swej małej wydajności ten sposób jest używany bardzo często.

Ogrzewanie wytwarzające prąd

Prawie każdy wie, że ciepła ciesz jest lżejsza od tej samej, ale zimnej cieczy (gaz również)
Tak właśnie jest i w tym przypadku. Ogrzewanie, które bazuje na krążeniu mas powietrza, idealnie nadaje się do produkcji prądu poprzez zainstalowanie nad emiterem ciepła (grzejnik, piec) małej prądnicy, która będzie obracała się dzięki stworzonemu ruchowi powietrza. Tylko uwaga, to jest źródło energii odnawialnej o małej mocy, dlatego lepiej nie bazować tylko na nim.

Podsumowanie

Każdy sposób korzystania z energii odnawialnej jest w dzisiejszych czasach bardzo opłacalny. Pieniądze zainwestowane w takie systemy (jak pokazują spadające ceny i wzrastająca wydajność na przestrzeni lat) bardzo szybko się zwracają. Największa różnica pomiędzy nimi jest właśnie w tej wydajności, porównując chociażby panele fotowoltaiczne z panelami do nagrzewania wody można od razu stwierdzić, że jest między nimi wielka różnica.

Tak samo różnica jest pomiędzy sposobami użytkowania i przeznaczeniem z jakim się wykorzystuje dane systemy energii odnawialnej. Samodzielnie wyprodukowany biogaz – metan można wykorzystać w zupełnie innych celach jak małe turbiny wodne do wytwarzania energii elektrycznej.

Tak więc żeby skutecznie dobrać do siebie system wytwarzania energii odnawialnej trzeba na początku dokładnie określić swoje potrzeby jakie mają być zaspokojone i dopiero można dobierać do nich odpowiednie urządzenia produkujące energię.