Как сделать источник тока: Источник тока своими руками

Источники тока

Источник тока (генератор тока) – идеализированный двухполюсный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Такой источник способен отдавать во внешнюю цепь бесконечно большую мощность, что физически не реализуемо. Его вольтамперная характеристика и условное графическое обозначение изображены на ри­сунке 11.

Рисунок 11 – ВАХ и УГО источника тока

Параллельное соединение источников тока может увеличить максимальное зна­чение задающего выходного тока.

Задание 10. Определите эквивалентный ток, который способна создать в нагрузке электрическая цепь, приведённая на рисунке 12.

Рисунок 12 – Фрагмент цепи для определения эквивалентного тока

При выполнении задания не забудьте определить направление тока каждого источника, учесть, что при параллельном соединении все источники тока заменяются одним эквивалентным с задающим током, равным алгебраической сумме задающих токов отдельных источников.

Значение эквивалентного задающего тока должно получиться равным 1 А. Проследите, чтобы это число было получено согласно указанному выше правилу. Используйте литературу [3, 4].

Задание 11. Приведите мотивированное объяснение того факта, что источники тока не соединяются последовательно между собой (как это показано на рисунке 13).

Рисунок 13 – Абстрактное последовательное соединение источников тока

При выполнении задания используйте содержательную часть определения для источника тока. Рассмотрите ситуацию, отражающую внутреннее сопротивление эквивалентного источника тока, а также чем определяется его задающий эквивалентный ток. Сделайте вывод о целесообразности последовательного соединения источников тока.

Преобразование источников

Преобразование активных источников – реальный источник напряжения в реальный источник тока и наоборот – поясняется рисунком 14.

Рисунок 14 – Преобразование источника напряжения в эквивалентный источник тока

Преобразование производится на основе известных выражений (закон Ома) [3, 4]: ; . То есть любой реальный (имеющий конечное значение внутреннего сопротивления) источник напряжения можно рассматривать и как источник тока, имеющий соответствующие проводимость и задающий ток.

Задание 12. Преобразуйте источник напряжения 1 В с внутренним сопротивлением 1 кОм в эквивалентный ему источник тока.

При выполнении задания используйте приведённый выше материал. Уясните, почему в этой простой задаче задающий ток получился равным 1 мА, а проводимость источника тока – 1 мСм. Используйте литературу [3, 4].

2.1.4 Преобразование «производственных» соединений пассивных

элементов

В условиях производства очень часто встречаются электрические цепи с соединением пассивных элементов по типу «треугольник» и «звезда», рисунок 15. Как в практической работе, так и при анализе электрических цепей требуется выполнять эквивалентное преобразование указанных соединений элементов одно в другое. Формулы перехода могут быть получены с использованием базовых законов электротехники (законов Ома и Кирхгофа).

Если получены формулы перехода для цепей, содержащих сопротивления, то при преобразовании (на переменном токе) в электрических цепях, содержащих индуктивности, выполняются по аналогичным формулам. Вид формул преобразования для цепей, содержащих ёмкости, отличается от формул для сопротивлений и индуктивностей. Но эти формулы получают по тем же методикам.

Задание 13. Получите формулы, приведя аналитический вывод, для определения величин сопротивлений R₁ и R₂ при переходе от соединения треугольником к соединению звездой.

При выполнении задания используйте рисунок 15 и обозначения узлов, сопротивлений между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Для соединения треугольником запишите уравнения для токов в узлах 1 и 2, напряжений в контуре 1.

Рисунок 15 – Преобразование соединения элементов из «треугольника» в «звезду»

Решите полученную систему уравнений относительно напряжения u₁₂. Вы должны получить выражение

. (2.11)

Затем найдите напряжение u₁₂ из схемы соединения сопротивлений звездой. Для этого можно использовать закон напряжений Кирхгофа.

Сравните эти два полученных выражения. На основании принципа эквивалентности, гласящего, что «напряжения и токи в ветвях схемы, не затронутых преобразованием, остаются неизменными», можно сделать вывод, что напряжения u₁₂ и токи i₁, i₂ в формулах равны друг другу.

Тогда попарно равны друг другу и их множители, а именно:

; . (2.12)

Используйте литературу [3, 4].

Задание 14. Получите формулу, приведя аналитический вывод, для определения величины сопротивления R₃ при переходе от соединения треугольником к соединению звездой.

При выполнении задания используйте рисунок 15 и обозначения узлов, сопротивлений между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником. Также примените методику, приведённую в предыдущем задании.

Для соединения треугольником запишите уравнения для токов в узлах 2 и 3 напряжений в контуре 1. Решите полученную систему уравнений относительно напряжения u₂₃. Вы должны получить выражение

. (2. 13)

Затем найдите напряжение u₂₃ из схемы соединения сопротивлений звездой. Для этого можно использовать закон напряжений Кирхгофа.

Сравните эти два полученных выражения. На основании принципа эквивалентности должно быть получено выражение

. (2.14)

Используйте литературу [3, 4].

Задание 15. Получите формулу, приведя аналитический вывод, для определения величины сопротивления R₁₂ при переходе от соединения звездой к соединению треугольником.

При выполнении задания используйте рисунок 15 и обозначения узлов, сопротивлений между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Используйте формулы преобразования сопротивлений «треугольник – звезда» (см. задания 13 и 14) и запишите с их помощью выражение для сопротивления R₁₂. Дальнейшими математическими преобразованиями получите формулу для сопротивления R₁₂ в виде

. (2.15)

Дополнительно смотрите литературу [3, 4].

Задание 16. Получите формулу, приведя аналитический вывод, для определения величины сопротивления R₂₃ при переходе от соединения звездой к соединению треугольником.

При выполнении задания используйте рисунок 15 и обозначения узлов, сопротивлений между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Используйте формулы преобразования сопротивлений «треугольник – звезда» (см. задания 13 и 14) и запишите с их помощью выражение для сопротивления R₂₃. Дальнейшими математическими преобразованиями получите формулу для сопротивления R₂₃ в виде

. (2.16)

Дополнительно смотрите литературу [3, 4].

Задание 17. Получите формулу, приведя аналитический вывод, для определения величины сопротивления

R₃₁ при переходе от соединения звездой к соединению треугольником.

При выполнении задания используйте рисунок 15 и обозначения узлов, сопротивлений между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Используйте формулы преобразования сопротивлений «треугольник – звезда» (см. задания 13 и 14) и запишите с их помощью выражение для сопротивления R₃₁. Дальнейшими математическими преобразованиями получите формулу для сопротивления R₃₁ в виде

. (2.17)

Используйте литературу [3, 4].

Задание 18. Получите формулы, приведя аналитический вывод, для определения величин ёмкостей С₁ и С₂ при переходе от соединения ёмкостей треугольником к соединению звездой.

При выполнении задания используйте рисунок 15, предварительно заменив сопротивления на ёмкости. Также используйте те же обозначения узлов, ёмкостей между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Для соединения треугольником запишите уравнения для токов в узлах 1 и 2, напряжений в контуре 1.

Решите полученную систему уравнений относительно напряжения u₁₂.

Затем найдите напряжение u₁₂ из схемы соединения ёмкостей звездой. Для этого можно использовать закон напряжений Кирхгофа.

Сравните эти два полученных выражения. На основании принципа эквивалентности, гласящего, что «напряжения и токи в ветвях схемы, не затронутых преобразованием, остаются неизменными», можно сделать вывод, что напряжения u₁₂ и токи i₁, i₂ в формулах равны друг другу.

Тогда попарно равны друг другу и их множители. Формулы, которые вы должны получить, имеют вид

; . (2.18, 2.19)

Используйте литературу [3, 4].

Задание 19. Получите формулу, приведя аналитический вывод, для определения величины сопротивления С₁₂ при переходе от соединения ёмкостей звездой к соединению треугольником.

При выполнении задания используйте рисунок 15, предварительно заменив сопротивления на ёмкости, и обозначения узлов, ёмкостей между узлами, напряжений и токов, контура в соединении треугольником.

Используйте формулы преобразования ёмкостей «треугольник – звезда» (см. задания 13 и 14, также заменив сопротивления на ёмкости) и запишите с их помощью выражение для ёмкости С₁₂.

Дальнейшими математическими преобразованиями получите формулу для ёмкости С₁₂ в виде

. (2.20)

Дополнительно смотрите литературу [3, 4].

Исследовательская работа: «Природные источники тока»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Васильевская средняя школу»

Исследовательская работа по физике

«Природные источники тока»

Автор работы : Солдатов Иван,

ученик 8 класс Васильевская СШ

Руководитель : Канаичева М.В.,

учитель физики Васильевская СШ

2018 уч.год

Содержание

№	Содержание	Стр.
1	Введение. Актуальность работы. Цели и задачи.	2 — 3
2	История создания гальванического элемента	3 – 5
3	Химические источники тока	5
4	Исследование напряжения в овощах и фруктах	6 – 8
5	Практическое применение овощных батареек	8 – 9
6	Заключение	9
7	Список использованной литературы Интернет – ресурсы	10

I. Введение

В современном мире человечество нуждается в электроэнергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так и в бытовых нуждах каждого из нас. Потребность человечества в энергии с каждым годом увеличивается. Вместе с тем уменьшаются запасы природных топлив – нефти, угля и газа, за счет которых мы получаем необходимую нам энергию. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. К тому же их использование ведет к загрязнению окружающей среды и ухудшению здоровья всего человечества. На выработку электроэнергии тратится много средств. Сейчас ученые всего мира ищут новые способы добычи энергии: солнечные батареи и ветряные мельницы достаточно хорошо всем известны. Но солнечную энергию мы можем использовать только в безоблачную погоду или в экваториальных широтах, и ветер не всегда дует. Следовательно, всё острее встаёт вопрос о нахождении такого вида энергии, потребление которого не приведет к неизбежному исчерпанию запасов, а использование таких ресурсов не будет негативно отражаться на состоянии экологии.

В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах, часах, фонариках, детских игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами. Современная жизнь просто немыслима без электричества — только представьте существование человечества без современной бытовой технике, аудио- и видеоаппаратуры, вечера со свечой и лучиной. Сможет ли человек из окружающих объектов получить так необходимую для него энергию? Известно, что потребление электрической энергии растет все больше и больше. И первоочередной задачей энергетики становятся поиски новых источников, в том числе и нетрадиционных.

1.1. Актуальность работы. Моя работа посвящена необычным источникам энергии и представляет собой анализ различных литературных источников, данные которых проверялись в ходе экспериментов. В настоящее время в России наметилась тенденция роста цен на электроэнергию. Поэтому вопрос поиска дешёвых источников энергии имеет актуальное значение. В данной работе осуществлена попытка поиска источников электрического тока в отдельных видах овощей и фруктов. Поскольку себестоимость производства этих продуктов ниже себестоимости традиционного производства электроэнергии, использование их в качестве источника электроэнергии весьма интересно. Этим и объясняется выбор данной темы.

1.2. Цель работы: Проверить могут фрукты и овощи выполнять роль источника тока.

Задачи:

1.Изучить и проанализировать научную и учебную литературу об источниках электрического тока

2.Ознакомиться с принципом работы батарейки.

3.Создать овощную батарейку.

4.Провести исследования овощных батареек.

Объект исследования: фрукты и овощи.

Гипотеза: овощи и фрукты могут быть источником тока.

Методы исследования:  анализ научной и учебной литературы, экспериментальный метод, метод обработки результатов, метод сравнения.

II. История создания гальванического элемента

Во второй половине XVIII века многие врачи проводили разнообразные опыты, выясняя действие электричества на организм животных и человека. Например, под действием разряда электрических машин наблюдались сокращения мышц лапок не живой лягушки. Такие опыты в 1786 году проводил и итальянский анатом Луиджи Гальвани. Однажды он подвесил на медных крючках задние лапки лягушки к железной решётке балкона своего дома. Гальвани был очень удивлён, обнаружив, что мышцы лапок сокращались при отсутствии электрической машины, если надавить на крючки. Повторив в разных вариантах опыты, Гальвани решил, что в мускулах лягушки заключается «животное» электричество, поэтому при соединении проводниками нерва с мускулами происходит разряд. Соотечественник Гальвани профессор физики Алессандро Вольта, повторив его опыты и проделав новые, пришёл к иному заключению. Роль источника электричества в опытах Гальвани А. Вольта приписал контакту двух разнородных металлов, а лапки лягушки он считал лишь чувствительным электрометром. Учёный исследовал контакты различных металлов. Он установил, что раздражение нервов органов животных или человека будет наибольшим при контакте цинка и серебра. По сути Вольта сравнивал возникавшие при этом напряжения. Учёный писал, что если составить проводящую цепь так, чтобы между различными металлами был введён соприкасающийся с ними жидкий проводник, то вследствие этого возникает постоянный электрический ток того или иного напряжения. Вольта между каждой парой цинковой и медной пластинок положил прокладку из картона, пропитанную кислотой. Такой столбик, составленный из сложенных попарно медных и цинковых пластин, разделенный влажной прокладкой, получил название вольтова столба (рис. 1).

Рис. № 1

Он был построен в 1800 году. Вольтов столб представлял собой простейшую батарею, составленную из последовательно соединенных медно – цинковых элементов (элементов Вольта). Элемент Вольта и изобретенные позднее подобные ему источники тока были названы по имени Гальвани гальваническими элементами. Вольтов столб, как и все гальванические элементы, являлся химическим источником тока; между жидкостью, пропитывающей прокладку, и металлами протекала химическая реакция, в результате которой происходило разделение заряженных частиц. Между полюсами источника тока образовывалось электрическое поле: если соединяли полюса проводником, в нём возникал электрический ток. Сам Вольта не знал ничего о химических превращениях, которые вызывает его столб в жидкости. Велика его заслуга в том, что он создал первый в мире источник постоянного тока. Интерес к электрическому току быстро возрастал. Во многих странах ставили разнообразные опыты с вольтовым столбом. Уже в 1800 году было открыто химическое и тепловое действие тока. Русский учёный Василий Владимирович Петров в 1802 году изготовил огромную батарею. Она состояла из 4200 медных и цинковых кружков, между каждой парой которых прокладывались картонные кружочки пропитанные раствором нашатыря. Все батарея размещалась в большом деревянном ящике. Дно с стенки ящика изолировали лаком и промасленной бумагой. Напряжение на зажимах составляло 1650 В. Это был первый в истории источник постоянного тока сравнительно высокого напряжения.

III. Химические источники тока.

Н а уроках физики я узнал, что в гальваническом элементе (батарейках) происходят химические реакции, и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую. Гальванический элемент состоит из цинкового сосуда, в корпус которого вставлен угольный стержень, у которого имеется металлическая крышка. Стержень помещён в смесь оксида марганца (IV) МnO2 и размельченного углерода С. Пространство между цинковым корпусом и смесью МnO2 и С заполнено желеобразным раствором соли (хлорида аммония Nh5Cl)P. В ходе химической реакции цинка с хлоридом аммония цинковый сосуд становится отрицательно заряженным. Оксид марганца несёт положительный заряд, а вставленный в него угольный стержень используется для передачи положительного заряда. Между заряженными угольным стержнем и цинковым сосудом, которые называются электродами , возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то возникнет электрический ток. Гальванические элементы — самые распространённые в мире источники постоянного тока. Их достоинство – удобство и безопасность использования.

IV. Исследование напряжения в овощах и фруктах.

Ознакомившись с принципом работы гальванического элемента, я пришёл к выводу, что необходимым условием работы батарейки является присутствие  электролита (раствора солей и кислот) и взаимодействующие с ними металлы. Но кислота содержится в некоторых фруктах.

В Интернете я прочитал о том, что многие ученые работают над созданием новых источников энергии, экологически чистых. Так индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек. Большинство фруктов содержит в своем составе слабые растворы кислот. Именно поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент.

Мне стало интересно, а можно ли с помощью овощей изготовить источник тока– батарейку. Самыми распространенными овощами у нас являются картофель, лук, свекла, помидоры, огурцы, а из фруктов – яблоки. Я решил провести эксперименты с овощами и фруктами. Для эксперимента мне понадобятся: фрукты, овощи, медная и цинковая пластины, миллиамперметр, вольтметр, соединительные провода. Я решил провести исследование, чтобы выяснить, какие фрукты и овощи могут быть использованы в качестве батарейки. Для создания гальванического элемента нам понадобится цинковая пластина, медная проволока, фрукт или овощ.

В самодельном гальваническом элементе цинковая пластина действует как отрицательный электрод, а медная проволочка – как положительный. Электролитом (проводящая ток жидкость) является сок фруктов и овощей.

Эксперимент № 1. Гальванический элемент из фруктов.

Для эксперимента я брал поочерёдно: яблоко и лимон, две пластины – медную и цинковую, вольтметр, миллиамперметр, соединительные провода. В половину яблока я вставил цинковую и медную пластины на некотором расстоянии друг от друга. Присоединив к ним вольтметр, измерил напряжение. Затем яблоко я заменил лимоном.

Вывод. Я убедился, что и яблоко и лимон могут выполнять роль источника тока. В яблоках и лимонах содержится кислота, которая является электролитом. Если два разнородных металла погрузить в электролит, происходит перенос заряда, возникает ток и электрическое напряжение.

Эксперимент № 2. Гальванический элемент из овощей.

Для эксперимента я брал картофель (варенный и сырой), свеклу, лук, соленый огурец. В овощи я вставлял медную и цинковую пластину. Измерял напряжение с помощью вольтметра.

Результаты эксперимента я занёс в таблицу.

Основа батарейки	Напряжение на электродах, В
Лимон	0,8 В
Яблоко	0,6 В
Сырой картофель	0,8 В
Варенный картофель	1В
Помидор	0,6В
Лук	0,4В
Свекла	0, 3В
Соленый огурец	1,4В

Вывод: Мною были сделаны гальванические элементы из различных овощей и фруктов: лимон, яблоко, картошка, лук, свекла, помидор, солёный огурец. В каждом элементе был сделан замер напряжения с помощью вольтметра. В результате измерений оказалось, что солёный огурец дает самое высокое напряжение, а лук и свекла самое низкое. Самым же неожиданным оказалось, что обычная картошка тоже дает достаточно высокое напряжение. Можно сделать вывод: овощи и фрукты работают как батарейка. Медь – «+» полюс, а свинцовая пластинка «- ».

V. Практическое применение овощных батареек .

Изучив напряжение, которое дают овощи и фрукты, я приступил к изготовлению фруктовой батарейки. Из проведенных экспериментов я сделал вывод, что овощи и фрукты можно использовать как электролиты для гальванического элемента, но, к сожалению это очень слабый источник энергии. Как увеличить напряжение фруктово – овощных батареек? Напряжение можно усилить, соединив последовательно несколько овощей или фруктов. Так как самое большое напряжение даёт солёный огурец и варёный картофель, в дальнейших своих экспериментах я решил использовать эти овощи.

Эксперимент № 3.

Для эксперимента я взял соленый огурец, и варёный картофель.

Соединив последовательно 5 кусочков солёного огурца я получил напряжение 3 В и силу тока 3 мА. Используя эту батарейку, мне удалось заставить работать калькулятор. Также этого напряжения хватило, чтобы светился светодиод.

Но будет ли гореть светодиод и работать калькулятор, если источник тока сделать из варёного картофеля?

Соединив последовательно клубни картофеля, я добился того, что калькулятор заработал, но картофеля понадобилось больше (10 штук).

Но будет ли гореть лампочка от карманного фонарика рассчитанная на 3,5 В и 0,26 А ? Так как 5 кусочков солёного огурца дали напряжение 3В, значит надо брать большее количество огурцов. Я соединил 7 кусочков, но лампочка не загорелась. Не загорелась она и при большем количестве. Это вполне объяснимо, ведь токи в такой цепи очень слабы и недостаточны.

Эксперимент завершился. Я убедился, что из фруктов и овощей можно сделать батарейку.

VI. Заключение.

Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы. Проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников тока из фруктов и овощей. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии. А еще я убедился в том, что физика — наука экспериментальная. Я учился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Мне очень понравилось ставить эксперименты самому, оценивать получившийся результат. Я заметил, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически все должно было бы получиться. Например, мне не удалось зажечь лампочку в 3,5 В, поэтому буду пробовать еще, пока не добьюсь результата.

Порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести исследование и ответить на интересующие вопросы.

VII. Список использованной литературы.

1.Физика – юным: Теплота. Электричество. КН. Для внеклассного чтения. Сост. М.Н.Алексеева. – М.: Просвещение, 1980. – 160с.

2.Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/А.В.Перышкин. – 8 –е изд., доп. – М.: Дрофа, 2006. – 191с.: ил.

3.К.Роджерс, Ф. Кларк. Изучаем физику. Свет. Звук. Электричество. ООО Издательство «Росмэн — Пресс» г. Москва, 2002г.

4.Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г О. Ф. Кабардин

5. Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. М., «Просвещение», 1974

Интернет- ресурс.

 http://www.wikipedia.org
http://dev.planetseed.com/ru/node/28491
 http://chemistry-chemists.com/Video/Fruit-battery.html
http://lemonlife.ru/kreativ_iz_limonov/batarejka_iz_limona
http://gadgetforgeek.com.ua/sdelat-gadget-svoimi-rukami-fruktovye-chasy

.

Производство собственного электричества | Smarter Homes

Выработка собственного электричества может снизить затраты на электроэнергию и обеспечить надежность энергоснабжения.

Для загородной недвижимости это может быть единственным практичным и экономически выгодным вариантом. Для городской недвижимости «микрогенерация» также может быть привлекательным вариантом при определенных обстоятельствах.

Существует несколько вариантов: от солнечных, ветровых и гидроэлектростанций до традиционных дизельных генераторов.

Зачем производить собственное электричество?

Рентабельность

Выработка собственной электроэнергии в долгосрочной перспективе может быть дешевле, чем дальнейшее использование энергии от местных линий, особенно для мест, где есть доступ к хорошим возобновляемым ресурсам (ветер или солнечная энергия).

Для объектов недвижимости в отдаленных районах подключение к местным линиям связи может стоить десятки тысяч долларов. Выработка собственной электроэнергии может оказаться дешевле. Это также может быть вариантом в городских районах. На данный момент затраты на установку относительно высоки, но они снижаются.

Если вы подключены к сети и вырабатываете электроэнергию самостоятельно, вы можете продать излишки своей энергетической компании.

Гарантированное подключение

Если вы можете производить и хранить электроэнергию самостоятельно, индивидуально или совместно с соседями, вы можете быть уверены в энергоснабжении даже в случае отключения электричества или отключения вашей местной электросети. Это дает вам гораздо большую независимость от сети и может быть полезно во время чрезвычайных ситуаций или плохой погоды.

Воздействие на окружающую среду

В 2016 году почти 84 процента электроэнергии Новой Зеландии вырабатывалось из возобновляемых источников, таких как гидроэнергетика, ветер, биоэнергия и геотермальная энергия. Остальное приходится на сжигание ископаемого топлива, такого как газ или уголь, процесс, который приводит к выбросам парниковых газов и способствует изменению климата.

New Zealand Energy Quarterly на веб-сайте MBIE содержит информацию о производстве энергии в Новой Зеландии.

По мере увеличения спроса и выработки дополнительной электроэнергии эти выбросы, вероятно, увеличатся. Снижая спрос на электроэнергию от местных линий и вырабатывая ее самостоятельно с использованием возобновляемых источников энергии, таких как гидро-, ветряные или фотоэлектрические элементы, вы поможете сократить выбросы парниковых газов в Новой Зеландии и свой личный углеродный след.

Как самому вырабатывать электричество?

Возможности для собственного производства электроэнергии включают:

• фотогальванические (PV) системы
• ветряные турбины
• микрогидросистемы
• двигатели на биомассе и биогазе
• дизельные или биодизельные генераторы.

Ветряные, фотоэлектрические, гидроэлектростанции, биогаз и биодизель используют возобновляемые источники энергии, не производят чистых вредных выбросов и — в зависимости от ваших обстоятельств — могут предложить экономичные варианты производства электроэнергии.

Если вы уже подключены к сети, переход на эти системы может быть относительно дорогим вариантом. Тем не менее, все они заслуживают внимания, особенно недвижимость в отдаленных районах, и цена с каждым годом снижается.

Биомасса и биогаз

Биомасса представляет собой органический материал, который может быть использован для производства электроэнергии, тепла и может быть преобразован в топливо для транспорта. Примерами биомассы являются древесная щепа, обрезки древесины, изделия из бумаги, растительные остатки, навоз и сточные воды. Если фабрики или фермы производят много отходов биомассы, использование этих отходов для производства электроэнергии может быть экономически выгодным.

В доме эффективнее сжигать сухую биомассу в дровяной печи для отопления и нагрева воды или, в случае листьев и садовых отходов, компостировать их.

При разложении органических отходов в отсутствие кислорода образуется смесь метана и двуокиси углерода. Этот биогаз можно использовать вместо природного газа для отопления, охлаждения, приготовления пищи и производства электроэнергии. Метан и углекислый газ являются парниковыми газами, но лучше сжечь метан, чем выпустить его в атмосферу.

Биогаз полезен для фермеров, которым приходится избавляться от большого количества отходов животноводства. Однако биогазовая установка требует технического обслуживания и внимания при эксплуатации, поэтому может подходить только для крупных ферм.

Дизельные генераторы

Дизельные генераторы использовались в течение многих десятилетий для выработки электроэнергии в отдаленных районах.

Они также используются для аварийного производства электроэнергии в случае отключения электроэнергии. Они есть в больницах, компьютерных центрах и других важных зданиях.

При наличии системы возобновляемой энергии (особенно ветровой или солнечной) вам может понадобиться генератор в качестве резервного источника. Он может запуститься автоматически, если заряд батареи станет слишком низким, например, в безветренный или пасмурный день.

Они просты в использовании и могут обслуживаться любым автомехаником. Но у них есть недостатки: шумность, затраты на топливо, неудобство заправки, выхлопные газы (включая парниковые газы и другие опасные загрязнители воздуха), износ и стоимость обслуживания.

Хранение и использование электроэнергии

Если вы вырабатываете собственное электричество, особенно с помощью ветряных, гидро- или фотоэлектрических систем, вы можете либо подключиться к сети (и возвращать в нее излишки электроэнергии), либо быть независимыми (автономная энергосистема). Если у вас автономная система, вам потребуется:

• иметь батареи для хранения энергии по мере ее выработки
• имеют дополнительную опцию генерации для обеспечения бесперебойного питания.

Если вы подключены к сети, вы будете подключены к местной электросети и сможете экспортировать избыточную электроэнергию, а также использовать электрическую сеть в качестве резерва для вашей системы. Использование сети для хранения будет означать, что вы сможете сэкономить на стоимости местных аккумуляторных батарей.

Аккумуляторы

Если вы используете аккумуляторы, вам понадобится достаточная емкость для хранения электроэнергии для ваших нужд, когда ваши генераторы не работают. Это может быть эквивалентно запасу на несколько дней, если вы полагаетесь на прерывистые источники генерации, такие как ветряные турбины или солнечные фотоэлектрические элементы.

Аккумуляторы также должны быть способны накапливать электроэнергию для удовлетворения пикового спроса, когда несколько приборов включаются одновременно.

Это должны быть аккумуляторы глубокого разряда. Большинство аккумуляторов, например, используемых в транспортных средствах, повреждаются, если вы израсходуете слишком много заряда. Глубокий цикл может выдержать регулярный разряд ниже 50%.

Существует множество вариантов, но свинцово-кислотные батареи являются самыми дешевыми для крупномасштабного хранения. Системы возобновляемой энергии обычно используют так называемые мокрые батареи, а не герметичные или гелевые батареи.

Аккумуляторы выделяют едкие и легковоспламеняющиеся газы на последних этапах зарядки, поэтому их следует устанавливать в хорошо вентилируемом помещении, по возможности отдельно от вашего дома.

Их необходимо правильно устанавливать и обслуживать, чтобы они оставались безопасными и в хорошем состоянии. Проконсультируйтесь с вашим поставщиком и следуйте инструкциям производителя. Они могут нуждаться в замене каждые 6-8 лет.

Блок батарей, достаточный для автономной системы в одном доме, может стоить от 10 000 до 30 000 долларов, в зависимости от того, сколько энергии вам нужно хранить.

Прочее оборудование

Если у вас есть собственная система выработки электроэнергии и вы храните энергию в батареях, вам потребуется другое оборудование, такое как:

• инвертор для преобразования постоянного тока (DC), хранящегося в батарее, в переменный ток 230 В ( переменного тока) используется в стандартных приборах
• выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный перед аккумулятором
• контроллер, чтобы убедиться, что на выходе 230 В и 50 Гц, а аккумулятор не перезаряжается (он направляет избыточную мощность на элемент сопротивления, который может сильно нагреваться)
• , которые должны быть достаточно толстыми, чтобы выдерживать максимальный ток. Чем они короче, тем меньше энергии вы потеряете в пути. Если они должны быть длинными, напряжение должно быть увеличено, а это означает, что вам потребуется больше оборудования для изменения уровней напряжения.

Обратите внимание, что для работы с этими системами обычно требуется лицензированный электрик.

Продажа в сеть

Ваш продавец электроэнергии будет продавать вам электроэнергию по одной цене и может покупать у вас электроэнергию по другой цене. Вам понадобится договор с продавцом.

В зависимости от того, как вырабатывается электроэнергия, компания, работающая с линиями, может не принимать очень малые количества колеблющейся мощности. Это может означать, что вам придется использовать аккумулятор в качестве промежуточного накопителя, прежде чем подавать питание обратно в сеть.

Разные поставщики допускают разные варианты, поэтому проверьте их перед установкой системы. Если вы подключены к сети, вам придется ежемесячно платить за поставку.

Вам также понадобится система управления, которая предотвращает подачу энергии в сеть, когда сеть отключена, чтобы обеспечить безопасность всех, кто работает на линиях.

Энергоэффективность

Выработка электроэнергии в домашних условиях стоит дорого, поэтому вы не хотите покупать более мощную систему, чем вам нужно.

Перед установкой любого типа бытового генерирующего оборудования убедитесь, что вы снижаете потребление электроэнергии за счет изоляции, энергосберегающих лампочек, газовой плиты, нагрева воды с помощью солнечной энергии и т. д.

3 способа самостоятельно вырабатывать электроэнергию • Усадьба в прериях

Со временем я все больше и больше интересовался поиском способов уменьшить зависимость от современных систем. И я знаю, что не только у меня есть это желание.

В последние годы жизнь «вне сети» становится все более и более любопытной для жителей приусадебных участков. Я постоянно получаю электронные письма от своих читателей, которые просят совета о том, как иметь автономные кухни или как использовать альтернативные (также известные как автономные) источники электроэнергии.

Но что именно означает «Off the Grid»?

Вам не нужно переезжать в отдаленное место в лесу, чтобы «отключиться от сети». Когда используется термин «вне сети», это просто означает, что вы не зависите от системы коммунальных услуг. Живя вне сети, вы решаете обеспечить свой дом необходимыми коммунальными услугами, такими как вода, тепло и особенно электричество.

Чтобы по-настоящему жить вне сети, вам нужно будет найти альтернативные способы предоставления коммунальных услуг. Отопление может осуществляться за счет сжигания дров (именно так мы используем дрова для обогрева нашей усадьбы), а автономное водоснабжение может быть таким же простым, как добавление колодца (чтобы узнать больше, послушайте Creative Off-Grid Water Systems от The Old Fashioned). в подкасте Purpose), но самой большой темой вне сети является производство собственного электричества.

Если вы сами вырабатываете электроэнергию, это не значит, что вы отрезаете себя от остального мира. Это просто дает вам некоторую независимость и свободу от современных систем. Вы получите контроль над тем, как производится ваша электроэнергия и где вы хотели бы ее применять.

Давайте подробнее рассмотрим, почему вы можете захотеть производить собственное электричество, лучшие варианты автономного электричества для домов, ресурсы для выяснения деталей ваших вариантов автономного питания и многое другое.

Зачем производить собственное электричество?

Есть несколько причин, по которым люди начали задумываться о производстве собственного электричества. В основном выбор сделать это является личным, и у каждого есть свои причины.

Потенциальные причины, по которым вам следует подумать о производстве собственного электричества, включают:

• Рост стоимости жизни
• Управление электричеством
• Отключения электроэнергии будут реже
• Со временем он может окупить себя
• Экологичный вариант

3 способа самостоятельного производства электроэнергии

Существуют различные способы получения собственного электричества; некоторые методы хорошо известны и используются во всем мире, в то время как другие менее популярны. Три разных способа, о которых здесь пойдет речь, можно построить в меньшем масштабе для использования в повседневной домашней жизни. Солнечная энергия, энергия ветра и микрогидроэнергетика .

1. Вырабатывайте электроэнергию с помощью солнечной энергии

Солнечная энергия — это когда солнечный свет преобразуется в энергию, производящую тепло или электричество. Когда вы используете солнечную энергию для производства электричества, вы используете особую технологию, называемую фотоэлектрической. Это когда солнечные панели используются для поглощения солнечного света, а затем преобразования энергии в электричество.

Это один из способов производства электроэнергии, который стал очень хорошо известен. Вы видите, что все больше людей размещают солнечные батареи на своих полях и в своих зданиях. Если вы планируете добавить солнечные батареи в свою усадьбу, имейте в виду, что солнечный свет непостоянен. В зависимости от того, где вы живете, может потребоваться большое пространство для сбора света и преобразования его в энергию, достаточную для питания всего, что вам нужно.

Если солнечная энергия — это то, что вы хотели бы добавить в свою усадьбу, взгляните на это Руководство домовладельца по переходу на солнечную энергию, чтобы получить более полезную и подробную информацию.

2. Производство электроэнергии с помощью энергии ветра

Энергия ветра — это когда ветряная турбина используется для выработки электроэнергии. Ветер вращает лопасти ветряной турбины, которые вращают генератор для выработки электроэнергии . Ветряные турбины — один из самых простых вариантов, когда вы производите собственную электроэнергию. Существуют различные размеры в зависимости от ваших потребностей в электроэнергии.

Если вам нравится идея использования ветряных турбин для выработки автономного электричества, вам следует подумать о ветре в вашем районе. Вы можете получить информацию о ветре, обратившись к местным метеостанциям и аэропортам за данными о ветре. Другим инструментом, который можно использовать, чтобы узнать, стоит ли вложений сумма вашего ветра, являются карты ветров штатов.

Для более подробного ознакомления с тем, подходит ли вам энергия ветра, ознакомьтесь с этим полезным Руководством по малому ветру.

3. Использование микрогидросистемы для выработки электроэнергии

Микрогидросистема — это способ выработки электроэнергии путем преобразования энергии, производимой движущимися водоемами, подобными ручьям. Вода проходит через турбину, соединенную с генератором, вырабатывающим электричество.

Микрогидросистема будет работать только в том случае, если у вас есть движущийся водоем рядом с местом, которое вы хотите снабдить электроэнергией. Проточная вода постоянно движется и является очень надежным источником энергии, но, в зависимости от вашего местоположения, может быть сезонным ресурсом. Даже если у вас есть проточная вода, вам все равно придется делать домашнее задание. Вам нужно будет знать, достаточно ли воды в вашем ручье и достаточно ли быстро он течет, чтобы преобразовать достаточно энергии, чтобы изменить ситуацию.

Если вы считаете, что у вас есть идеальное место для микрогидроэлектростанции, ознакомьтесь с документом «Планирование микрогидроэлектростанции», чтобы узнать, что делать дальше.

Примечание: Одна вещь, которую следует помнить, когда вы думаете об альтернативах электричеству, это то, что они зависят от природных элементов (Солнечный свет, Ветер, Вода) для получения энергии. Вы не можете контролировать эти природные явления, и они не всегда будут сотрудничать. Лучший способ подготовиться к этому — иметь под рукой резервный генератор.

Выбор способа выработки электроэнергии

Отключение от сети и обеспечение собственной электроэнергией — непростая задача; вам действительно нужно провести исследование и выяснить, какие методы будут работать для вашего местоположения. Например, вы не хотите инвестировать в энергию ветра, если у вас нет нужного количества ветра в течение года.

Когда вы решаете, какой метод вам подходит, вы должны помнить, что эти варианты основаны на природных элементах для преобразования энергии. Если у вас нет подходящего источника для вашего метода, он просто не будет работать. С другой стороны, если у вас есть несколько природных элементов, вам не нужно выбирать только один, вы можете рассмотреть возможность их объединения.

Если вы заинтересованы в выборе солнечной энергии, вам необходимо учитывать количество солнечного света, которое ваш район получает в течение года. Если вы думаете о ветроэнергетике, вы должны учитывать силу ветра, а также его силу обычно в вашем районе. Чтобы использовать микрогидросистему, вам понадобится источник воды поблизости.

Всегда полезно также обратиться к местному сообществу за советом. В вашем местном сообществе поселенцев и фермеров могут быть советы о том, что лучше всего работает в вашем районе и где вы можете купить местные материалы и/или использовать местные компании, чтобы помочь вам настроить автономную электроэнергию (ознакомьтесь с моей статьей о том, как выращивать сообщество поселений для некоторых советов и вдохновения о том, как подключиться).

Стоит ли вкладывать деньги?

Если вы выполнили домашнее задание и выбранный вами метод подходит вам, то перевод вашего дома на автономную электроэнергию может стать инвестицией. Начальные затраты (деньги нужны авансом) для производства собственного электричества могут быть немного дорогими, но в зависимости от вашего местоположения могут быть доступны разные программы или гранты. После того, как первоначальные затраты будут учтены и все будет сделано правильно, производство собственного электричества должно окупиться.

Чтобы получить информацию о финансовых программах или начать процесс, начните с вопросов в местном офисе . Если у них нет ответов, они могут направить вас в отдел, где они есть.

Готовы ли вы самостоятельно производить электроэнергию?

Если вы проделали домашнюю работу и поняли, какой метод подходит для вашего местоположения, то выработка собственного электричества может стать невероятной инвестицией.