توليد الكهرباء وتخزينها [1]

 الطرق القائمة على توليد الكهرباء وتخزينها والتي تكون مستدامة وتتمتع ببنية بسيطة، وتستفيد من الموارد المتاحة في مختلف المناطق للبناء الفوري، هي ما يفضل. في هذا السياق، ينبغي على الأسر أولاً أن تنظر في مزيج من المرافق الطاقوية التالية:

أولاً، استخدام سخانات المياه الشمسية بأنابيب فراغية لإنتاج المياه الساخنة من الطاقة الشمسية للاستخدام في الحمامات والمطابخ. تتألف هذه الوحدات من جهاز جمع الحرارة الشمسية ووحدة تخزين المياه الساخنة، حيث تصل درجات الحرارة إلى حوالي 60-90 درجة مئوية في الصيف وحوالي 40 درجة مئوية في الشتاء، خاصة في اليابان.

في الوقت نفسه، يُوصى بدمج جمعيات الطاقة الحرارية الشمسية. تُسخن هذه الألواح بواسطة الطاقة الشمسية وتتداول الهواء عند درجات حرارة تصل إلى حوالي 50 درجة مئوية من خلال القنوات، مما يُدفئ المنزل بأكمله. ومع ذلك، قد يحدث زيادات مفاجئة في الحرارة أو تبريد ليلاً نتيجة لتشتيت الحرارة، لذا فمن الضروري تخزين هذه الحرارة.

في حين يشمل أحد الأساليب لتخزين الحرارة استخدام أرضيات من الخرسانة أسفل المنزل، إلا أن هذا سيسهم في زيادة استخدام الخرسانة على مستوى عالمي. لذا، يتمثل الاعتبار الأولي في استخدام تقنية تُعرف باسم "Hanchiku" لتخزين الحرارة. تتضمن Hanchiku ضغط التربة داخل أطر خشبية، صُممت أصلاً للاستخدام كجدران. تشمل المواد التربة والجير المائي والماء، وتُخلط معًا. تتمتع الخرسانة بخصائص عالية لاحتفاظ الحرارة، حيث تكون التربة نصف فعالية. من خلال ضغط التربة بكثافة وتحقيق كثافة أعلى، يقترب تثبيت الحرارة في Hanchiku من الخرسانة. الهواء المُسخن أسفل الأرضية يتداول في جميع أنحاء المنزل، ويوفر التدفئة للمسكن بأكمله وحتى يسهل التدفئة تحت الأرض.

للاستفادة من الحرارة الشمسية، تكون التوجيه والزاوية أثناء تثبيت سخانات المياه والألواح الشمسية أمرًا حاسمًا. في اليابان، يكون الجنوب الحقيقي الأكثر فاعلية، حيث يوفر حوالي 100٪ كفاءة، بينما يمكن تأمين حوالي 80٪ حتى عندما يكون الجنوب الحقيقي والشرق الحقيقي والغرب الحقيقي. الزاوية المثالية للأسقف تكون بين 20 إلى 30 درجة. يمكن تثبيت هذه التركيبات على السطح أو على الأرض، مع ضبط شكل السقف وفقًا لذلك لتوسيع سطح الجمع. سخانات المياه الشمسية وجمعيات الطاقة الحرارية تعمل على هيكل بسيط حيث تستفيد من الحرارة مباشرة.

بالنسبة لتوليد الكهرباء وتخزينها، تتم توليد الكهرباء في المنازل أولاً من خلال النشاط الميكروبي في التربة وتخزينها في بطاريات الكربون.

يتضمن توليد الطاقة الميكروبية إدخال إلكترودين في التربة لاستخلاص التيارات الكهربائية الضعيفة. ومع ذلك، هذه التيارات صغيرة جدًا، حيث تنتج حوالي 1.5 فولت لكل إلكترود، مما يتطلب العديد من الاتصالات على التوالي. تمت تجارب ربط 100 من هذه الخلايا، مما أدى إلى توليد أكثر من 100 فولت لتوليد الكهرباء في المنزل. تضمنت هذه التجربة صندوقًا بعرض 15 سم وعمق 15 سم وارتفاع 30 سم مملوءًا بالتربة، مع إدخال الإلكترودات. عندما تم ربط 100 من هذه الخلايا، تم توليد حوالي 140 فولت. بأبعاد عرض 150 سم وعمق 150 سم وارتفاع 30 سم لـ 100 خلية، فإنها مقاس مناسب للتثبيت في وحدات متعددة داخل المسكن.