Возобновляемая энергия с каждым днем ​​становится все более популярной. В Соединенных Штатах использование возобновляемых источников энергии выросло на 90 процентов за последние 20 лет,  при этом в 2020 году на возобновляемые источники приходится почти 20 процентов общего производства электроэнергии в США. По данным Международного энергетического агентства, на чистую энергию может приходиться около 95 процентов прироста мировых энергетических мощностей в период до 2026 года .

Причина, по которой возобновляемые источники энергии демонстрируют такой значительный рост, заключается в многочисленных экологических и экономических преимуществах, которые они имеют. ВИЭ часто называют «чистой» энергией, потому что они обычно производят гораздо меньше выбросов парниковых газов и намного меньше загрязняет воздух.

С экономической точки зрения многие формы возобновляемой энергии достигли точки, когда они стали менее затратными, чем ископаемое топливо. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к 2021 году большинство возобновляемых источников энергии были дешевле, чем более дешевые варианты ископаемого топлива.

В настоящее время у домовладельцев, которые хотят производить собственную возобновляемую энергию, есть несколько вариантов. В зависимости от местоположения, типа собственности и местных правил варианты могут включать в себя небольшие ветроэнергетические системы, бытовые гидроэнергетические системы, тепловые насосы с воздушным источником (ASHP) или солнечные панели на крыше. Но есть и другие менее известные экологически чистые энергетические системы, которые вы, возможно, захотите рассмотреть.

1. Солнечная краска

Разрабатывается солнечная краска , которая позволит вам генерировать солнечную энергию непосредственно из ваших наружных стен или крыши. Технически она будет работать на любой большой поверхности, которая подвергается воздействию солнечного света, а также может быть использована для повышения эффективности солнечных батарей.

В настоящее время разрабатывается ряд различных типов солнечной краски, в том числе:

— Солнечные элементы с коллоидными квантовыми точками.  Эта фотогальваническая краска, созданная исследователями из Университета Торонто, состоит из светопоглощающих наночастиц, нанесенных на специальную пленку. Эти наночастицы, называемые квантовыми точками, могут производить электрический ток благодаря своим полупроводниковым свойствам. Исследователи все еще работают над повышением эффективности и продолжительности жизни.

— Перовскитная солнечная краска: перовскит — это светопоглощающий и полупроводниковый материал , который также может превращать солнечную энергию в электрическую. В 2014 году исследователи из Университета Шеффилда разработали способ распыления жидких перовскитных элементов на поверхности для создания напыляемых солнечных элементов. В будущем ее можно будет интегрировать в поверхности зданий, оконные стекла, крыши и другие поверхности. Исследования, проведенные в Массачусетском технологическом институте в 2019 году , пришли к выводу, что нанесение слоя прозрачного материала покрытия поверх солнечной краски может улучшить электропроводность этого типа солнечной краски — до 10 раз больше, чем используя одну солнечную краску.

— Собирающая водород солнечная краска: впервые разработанная Королевским технологическим институтом Мельбурна — эта солнечная краска будет использовать соединение, называемое  синтетическим сульфидом молибдена, которое поглощает воду из воздуха, а также действует как полупроводник, используя энергию солнечного света для расщепления атомов воды. на водород и кислород. Затем водород будет использоваться в качестве источника возобновляемой энергии. Смешивание этого соединения с частицами оксида титана может стать частью светопоглощающей краски, генерирующей водород.

Ни одна из этих солнечных красок еще не производится в промышленных масштабах, и они по-прежнему не так эффективны, как солнечные панели на основе кремния, но ожидается, что они будут развиваться дальше и могут стать коммерчески доступными в ближайшем будущем.

Между тем, покраска крыши уже доступной светоотражающей краской может уменьшить накопление тепла в комнатах и ​​зонах под ними, уменьшая потребность в кондиционировании воздуха и снижая потребление энергии. Этот тип краски уже широко используется на коммерческих зданиях. В 2020 году исследователи разработали супербелую краску, обладающую такой отражающей способностью, что она может охлаждать поверхность ниже температуры окружающего воздуха.

 2. Солнечное тепловое топливо и самодельная водяная батарея

Солнечная генерация имеет один главный сдерживающий фактор: солнечные панели в основном эффективны в солнечную погоду. Облачные дни значительно снижают эффективность солнечных батарей — солнечные панели обычно работают на 10-25% своей эффективности, когда солнце закрыто облаками.

Решение для этого через хранение. Солнечная энергия обычно хранится в батареях, которые могут поддерживать работу дома на солнечной энергии ночью или когда погодные условия приводят к снижению генерации. Но это не масштабное решение. Именно поэтому ученые ищут другие альтернативы.

В 2018 году шведские ученые разработали жидкость, которая обещает хранить солнечную энергию до 18 лет. Они разработали жидкое «солнечное тепловое топливо», которое работает как перезаряжаемая батарея, только использует солнечную энергию вместо электроэнергии.

Жидкость прокачивается через прозрачные трубки. При контакте с солнечным светом топливо превращается в богатый энергией изомер, захватывая энергию в химических связях изомера. Эта энергия остается в ловушке, даже когда молекула остывает. Когда жидкость проходит через катализатор, молекула возвращается к своей первоначальной форме, высвобождая накопленную энергию в виде тепла.

Решение для хранения, более полезное для домовладельцев, было представлено инженером, который ведет канал на YouTube под названием Quint BUILDs. Этот американский домашний мастер использовал солнечную энергию, чтобы накачивать воду в бак на крыше. Затем он использовал энергию этой воды для генерации электрического тока, как вы можете видеть в следующем видео.

3. Водопроводные турбины для рекуперации энергии

Гидроэнергетика с рекуперацией энергии — это метод, который может позволить вам использовать энергию воды, протекающей по трубам вашего дома. Он состоит в использовании микротурбин для преобразования давления воды в электрический ток с помощью небольшого генератора.

Этот метод уже используется в некоторых городских системах водоснабжения для рекуперации части высвобождаемой энергии за счет использования редукционных клапанов. Точное управление давлением важно при подаче воды, так как слишком большое давление в трубопроводах может привести к потерям воды. Компании водоснабжения используют редукционные клапаны для регулирования расхода и давления воды в крупных подземных трубопроводах и обеспечения подачи воды под соответствующим давлением.

Две отдельные компании в штате Орегон разработали и испытали системы, в которых используются новые клапаны восстановления давления, сочетающие интеллектуальное регулирование давления с технологиями микрогидроэнергетики для выработки электроэнергии из потока воды, проходящего по муниципальным трубам.

В конце концов, гидроэнергетические системы с рекуперацией энергии, подобные этой, могут произвести революцию в системах микрогидроэнергетики для домов, позволив домовладельцам использовать воду, протекающую по их трубам, для выработки возобновляемой энергии.

4. Биотопливо из пищевых отходов

Исследование, проведенное в Пенсильвании в 2020 году, показало, что  американские домохозяйства выбрасывают примерно 30% продуктов, которые они покупают. Это много потраченных впустую денег и потраченной впустую энергии. Один из способов компенсировать некоторые из этих потерь — превратить пищевые отходы в энергию .

В то время как ряд исследователей работают над способами превратить пищевые отходы в коммерческое биотопливо, по словам энтузиаста науки из Индии по имени Джаянт Сакунавити, вы можете создать самодельную биотопливную систему всего за 2 доллара. Этот человек использовал канистры для воды и трубы из ПВХ, чтобы построить герметичный контейнер, в котором он мог оставить разлагающиеся пищевые отходы.

Пищевые отходы содержат липиды, фосфаты, углеводы и т. д., а при разложении выделяют природные газы, такие как метан и углекислый газ. Все это можно превратить в биоэтанол, биодизель и бионефть.

Производство биотоплива из пищевых отходов не является чем-то новым , но Джаянту Сакунавити удалось производить биогаз в домашних условиях, собирая и сжигая газы от разложения пищи.

5. Экокапсула

Один из способов уменьшить свой энергетический след — уменьшить размер вашего дома. Это одна из причин тренда на крошечные дома. Меньший размер означает не только меньше энергии и материалов, используемых в строительстве, но и меньше энергии, используемой для обогрева, охлаждения и питания крошечного дома, что экономит деньги, а также снижает выбросы углерода.

Существуют тысячи крошечных домов, но одним из современных вариантов является  EcoCapsule . Это то, что вы можете превратить в автономный дом, а также использовать в качестве домашнего офиса, временного отеля, глэмпинга, исследовательской станции — везде, где требуется дополнительное пространство.

EcoCapsule, созданная словацкой компанией, представляет собой самодостаточную микроустановку яйцевидной формы, оснащенную солнечными батареями мощностью 880 Вт на крыше, малошумной ветряной турбиной мощностью 750 Вт на телескопической опоре, системой пассивного обогрева. блок рекуперации для вентиляции и нагрева воды, а также система фильтрации воды, которая собирает дождевую воду, фильтрует ее и очищает с помощью светодиодной УФ-лампы, чтобы сделать ее пригодной для использования. В кранах установлены дополнительные фильтры для получения питьевой воды.

Для хранения солнечной энергии EcoCapsule использует батарею емкостью 9,6 киловатт-часа, которой хватает примерно на 4 дня.