Energia alternativa per una casa privata

Per i proprietari di case private, c'è l'opportunità di ridurre significativamente le bollette o di non utilizzare affatto i servizi dei fornitori di calore, elettricità e gas. Puoi persino fornire una grande fattoria e, se lo desideri, vendere il surplus. Questo è reale e alcuni l'hanno già fatto. Per questo, vengono utilizzate fonti di energia alternative.

Fonti energetiche alternative possono soddisfare tutte le esigenze

Dove puoi trovare energia e in quale forma

In effetti, l'energia, in una forma o nell'altra, è praticamente ovunque in natura - sole, vento, acqua, terra - l'energia è ovunque. Il compito principale è estrarlo da lì. L'umanità lo fa da più di cento anni e ha ottenuto buoni risultati. Al momento, fonti di energia alternative possono fornire a una casa calore, elettricità, gas, acqua calda. Inoltre, l'energia alternativa non richiede competenze o conoscenze aggiuntive. Puoi fare tutto per la tua casa con le tue mani. Quindi cosa si può fare:

• Utilizzare l'energia solare per generare elettricità o per riscaldare l'acqua - per l'acqua calda sanitaria o il riscaldamento a bassa temperatura (pannelli solari e collettori).
• Convertire l'energia eolica in elettricità (turbine eoliche).
• Riscaldare la casa utilizzando pompe di calore, prendendo il calore da aria, terra, acqua (pompe di calore).
• Ottenere gas dai rifiuti di animali domestici e pollame (impianti di biogas).
  

  L'energia alternativa è un modo per provvedere autonomamente ai propri bisogni

Tutte le fonti energetiche alternative sono in grado di soddisfare pienamente i bisogni umani, ma questo richiede investimenti troppo grandi e / e aree troppo grandi. È quindi più saggio realizzare un sistema combinato: ricevere energia da fonti alternative, e se c'è carenza, “ottenerla” da reti centralizzate.

Utilizzando l'energia solare

Una delle più potenti fonti di energia alternativa per la casa è la radiazione solare. Esistono due tipi di installazioni per la conversione dell'energia solare:

• pannelli solari generare corrente elettrica;
• i collettori solari riscaldano l'acqua.
  

  L'energia solare può essere utilizzata per riscaldare l'acqua o generare elettricità

Non pensare che gli impianti funzionino solo al sud e solo d'estate. Funzionano bene anche in inverno. Con tempo sereno e nevicate, la produzione di energia è solo leggermente inferiore rispetto all'estate. Se la tua zona ha un gran numero di giorni liberi, puoi utilizzare questa tecnologia.

Pannelli solari

Le celle solari sono assemblate da convertitori fotovoltaici, che sono realizzati sulla base di minerali che, sotto l'influenza della luce solare, emettono elettroni - generano una corrente elettrica. Per uso privato vengono utilizzati fotoconvertitori al silicio. Per la loro struttura, sono monocristallini (costituiti da un cristallo) e policristallini (molti cristalli). Quelli monocristallini hanno un'efficienza maggiore (13-25% a seconda della qualità) e una vita utile più lunga, ma sono più costosi. Quelli policristallini generano meno elettricità (9-15%) e falliscono più velocemente, ma hanno un prezzo inferiore.

Questo è un fotoconvertitore policristallino.Devono essere maneggiati con cura - sono molto fragili (anche monocristallini, ma non nella stessa misura)

L'assemblaggio della batteria solare fai-da-te non è difficile. Innanzitutto, è necessario acquistare una certa quantità di celle solari al silicio (la quantità dipende dalla potenza richiesta). Molto spesso, vengono acquistati su piattaforme di trading cinesi come Aliexpress. Quindi la procedura è semplice:

• Crea una cornice (da assi di legno o angoli di metallo). Installa un substrato su di esso. Trasparente - vetro, plexiglass (policarbonato monolitico) - se la batteria solare si bloccherà alla finestra e opaca (compensato, verniciato di bianco), se non installerai la batteria sul tetto.
• Collegare le celle in una batteria (in parallelo) utilizzando conduttori di alluminio. I conduttori possono essere saldati immediatamente alle piastre (costano un po 'di più) oppure è necessario acquistarli separatamente e poi saldarli da soli.
• La batteria finita deve essere sigillata. È riempito con resina epossidica o incollato con uno speciale film EVA. Durante la sigillatura, è necessario assicurarsi che non ci siano vuoti - bolle d'aria. Riducono notevolmente le prestazioni della batteria, quindi li allontaniamo con attenzione.
  

  Questa è una batteria solare già pronta

Qualche parola sul motivo per cui il substrato per il pannello solare (batteria) dovrebbe essere dipinto di bianco. L'intervallo di temperatura di esercizio dei wafer di silicio va da - 40 ° C a + 50 ° C. Il funzionamento a temperature più alte o più basse porta a un rapido guasto dei componenti. Sul tetto, in estate, al chiuso, la temperatura può essere molto superiore a + 50 ° C. Pertanto, è necessario un colore bianco, in modo da non surriscaldare il silicio.

Collettori solari

I collettori solari possono essere utilizzati per riscaldare l'acqua o l'aria. Dove indirizzare l'acqua riscaldata dal sole - ai rubinetti per la fornitura di acqua calda o al sistema di riscaldamento - scegli tu stesso. Solo il riscaldamento sarà a bassa temperatura - per un pavimento caldo, cosa è necessario. Ma affinché la temperatura in casa non dipenda dalle condizioni meteorologiche, l'impianto deve essere ridondato in modo che, se necessario, venga collegata un'altra fonte di calore o la caldaia passi a un'altra fonte di energia.

I collettori solari tubolari più comuni

Esistono tre tipi di collettori solari: piatti, tubolari e ad aria. I più comuni sono i tubolari, ma anche altri hanno il diritto di esistere.

Plastica piatta

Due pannelli - nero e trasparente - sono combinati in un unico corpo. Una tubazione di rame a forma di serpente si trova tra di loro. Il pannello scuro inferiore si riscalda dal sole. il rame viene riscaldato da esso e da esso l'acqua che passa attraverso il labirinto. Questo metodo di utilizzo di fonti energetiche alternative non è il più efficiente, ma attraente perché molto semplice da implementare. Quindi, puoi riscaldare l'acqua piscina... Sarà solo necessario collegare la sua alimentazione (utilizzando una pompa di circolazione). Allo stesso modo, puoi riscaldare l'acqua in contenitori per doccia estiva o usalo per le necessità domestiche. Lo svantaggio di tali installazioni è la bassa efficienza e produttività. Ci vuole molto tempo o un gran numero di collettori piani per riscaldare un grande volume d'acqua.

Collettore solare piano

Collettori tubolari

Si tratta di tubi di vetro - sottovuoto o coassiali - attraverso i quali scorre l'acqua. Uno speciale sistema consente la massima concentrazione del calore nei tubi, che viene trasferito all'acqua che scorre attraverso di essi.

I collettori tubolari possono essere sottovuoto e piuma

Il sistema ha necessariamente un serbatoio di stoccaggio in cui viene riscaldata l'acqua. La circolazione dell'acqua nell'impianto è assicurata da una pompa. Non puoi creare tali sistemi da solo: realizzare tubi di vetro con le tue mani è problematico e questo è il principale svantaggio. Insieme al prezzo elevato, sta frenando l'adozione diffusa di questa fonte di energia per la casa.E il sistema stesso è molto efficace, fa fronte al riscaldamento dell'acqua per la fornitura di acqua calda con un botto e dà un contributo decente al riscaldamento.

Schema dell'organizzazione del riscaldamento e della fornitura di acqua calda grazie a fonti energetiche alternative - utilizzando collettori solari

Collettori d'aria

Nel nostro paese sono molto rari e invano. Sono semplici, puoi crearli facilmente da solo. L'unico aspetto negativo è che è richiesta una vasta area: possono occupare l'intero muro meridionale (orientale, sud-orientale). Il sistema è molto simile ai collettori piani - pannello inferiore nero, piano trasparente, ma riscaldano direttamente l'aria, che viene forzata (da un ventilatore) o diretta naturalmente nella stanza. Nonostante l'apparente frivolezza, in questo modo è possibile riscaldare piccoli ambienti durante le ore diurne, compresi locali tecnici o di servizio: garage, rustici estivi, stalle per bestiame.

Dispositivo collettore aria

Una fonte di energia così alternativa come il sole ci dà il suo calore, ma la maggior parte di essa "non va da nessuna parte". Catturarne una piccola porzione e usarla per esigenze personali è il compito che tutti questi dispositivi risolvono.

Turbine eoliche

Le fonti energetiche alternative sono buone perché riguardano principalmente le risorse rinnovabili. Il vento più eterno, probabilmente. Finché c'è atmosfera e sole, c'è anche vento. Forse per un breve periodo l'aria sarà immobile, ma non per molto. I nostri antenati utilizzavano l'energia eolica nei mulini e l'uomo moderno la converte in elettricità. Tutto ciò che serve per questo:

• una torre installata in un luogo ventoso;
• un generatore con lame attaccate ad esso;
• accumulatore e sistema di distribuzione della corrente elettrica.

Qualsiasi torre può essere costruita con qualsiasi materiale. Un accumulatore è una batteria, qui non puoi pensare a niente, ma dove fornire l'elettricità è una tua scelta. Resta solo da fare un generatore. Può anche essere acquistato già pronto, ma è del tutto possibile farlo uscire da un motore da elettrodomestici: una lavatrice, un cacciavite, ecc. Avrai bisogno di magneti al neodimio e resina epossidica, un tornio.

Schema per fornire una casa privata con elettricità da fonti energetiche alternative (generatore eolico e pannelli solari)

Sul rotore del motore, segniamo i punti per l'installazione dei magneti. Devono essere equidistanti l'uno dall'altro. Maciniamo il rotore del motore selezionato, formando "sedi". La parte inferiore dell'incavo deve essere leggermente inclinata in modo che la superficie del magnete sia inclinata. I magneti sono incollati ai punti scolpiti su unghie liquide, vengono colati con resina epossidica. La superficie è quindi liscia con carta vetrata. Successivamente, è necessario collegare i pennelli che rimuoveranno la corrente. E questo è tutto, puoi montare e far funzionare il generatore eolico.

Tali installazioni sono abbastanza efficaci, ma la loro potenza dipende da molti fattori: dall'intensità del vento, dalla correttezza del generatore, dall'efficacia della rimozione della differenza di potenziale dalle spazzole, dall'affidabilità dei collegamenti elettrici, ecc.

Pompe di calore per il riscaldamento domestico

Le pompe di calore utilizzano tutte le fonti energetiche alternative disponibili. Prendono calore dall'acqua, dall'aria, dal suolo. In piccole quantità questo calore c'è anche in inverno, quindi la pompa di calore lo raccoglie e lo reindirizza per riscaldare la casa.

Le pompe di calore utilizzano anche fonti di energia alternative: calore dalla terra, acqua e aria

Principio di funzionamento

Perché le pompe di calore sono così attraenti? Il fatto che avendo speso 1 kW di energia per pomparlo, nel peggiore dei casi, otterrai 1,5 kW di calore e le implementazioni di maggior successo possono rinunciare a 4-6 kW. E questo non contraddice in alcun modo la legge di conservazione dell'energia, perché l'energia non viene spesa per ottenere calore, ma non per pomparlo. Quindi niente incongruenze.

Circuito a pompa di calore per l'utilizzo di fonti energetiche alternative

Le pompe di calore hanno tre circuiti di lavoro: due esterni e sono interni, così come l'evaporatore, il compressore e il condensatore. Lo schema funziona in questo modo:

• Un refrigerante circola nel primo circuito, che rimuove il calore dalle fonti a basso potenziale. Può essere immerso nell'acqua, interrato nel terreno o può sottrarre calore all'aria. La temperatura massima raggiunta in questo circuito è di circa 6 ° C.
• Nel circuito interno circola un mezzo di riscaldamento con un punto di ebollizione molto basso (normalmente 0 ° C). Quando il refrigerante viene riscaldato, evapora, il vapore entra nel compressore, dove viene compresso ad alta pressione. Durante la compressione, viene generato calore, i vapori di refrigerante vengono riscaldati a una temperatura media compresa tra + 35 ° C e + 65 ° C.
• Nel condensatore, il calore viene trasferito al liquido di raffreddamento dal terzo circuito di riscaldamento. I vapori di raffreddamento si condensano e quindi entrano nell'evaporatore. E poi il ciclo si ripete.

Il circuito di riscaldamento è fatto meglio sotto forma di un pavimento caldo. Le temperature sono le più adatte per questo. Il sistema del radiatore richiederà troppe sezioni, il che è brutto e poco redditizio.

Fonti alternative di energia termica: dove e come ottenere calore

Ma le difficoltà maggiori sono causate dal dispositivo del primo circuito esterno, che raccoglie il calore. Poiché le sorgenti sono a basso potenziale (c'è poco calore sul fondo), sono necessarie ampie aree per raccoglierlo in quantità sufficienti. Esistono quattro tipi di contorni:

• Tubi con refrigerante posato in acqua in anelli. Il serbatoio può essere qualsiasi cosa: un fiume, uno stagno, un lago. La condizione principale è che non si congeli anche nelle gelate più intense. Le pompe che pompano calore dal fiume funzionano in modo più efficiente; molto meno calore viene trasferito nell'acqua stagnante. Una tale fonte di calore è la più facile da implementare: lanciare tubi, legare un carico. Solo le possibilità di danni accidentali sono alte.
  

  Il modo più semplice per realizzare un campo termico in acqua

• Campi termici con tubi interrati al di sotto della profondità di congelamento. In questo caso, c'è solo un inconveniente: grandi volumi di lavori di sterro. Dobbiamo rimuovere il terreno su una vasta area e anche a una profondità solida.
  

  Grande volume di sterro

• Utilizzo delle temperature geotermiche. Vengono perforati numerosi pozzi di grande profondità, in cui viene abbassato un contorno con un refrigerante. L'aspetto positivo di questa opzione è che richiede poco spazio, ma non è sempre possibile perforare a grandi profondità e i servizi di perforazione costano molto. Puoi, tuttavia, crea tu stesso un impianto di perforazionema il lavoro non è ancora facile.
  

  I pozzi richiedono meno spazio

• Estrazione del calore dall'aria. Così funzionano i condizionatori d'aria con possibilità di riscaldamento: prendono il calore dall'aria "fuoribordo". Anche a temperature sotto lo zero, tali unità funzionano, anche se a meno "profonde" - fino a -15 ° C. Per rendere il lavoro più intenso, è possibile utilizzare il calore dei pozzi di ventilazione. Mettine un po 'dentro con un refrigerante e pompa il calore da lì.
  

  La pompa di calore più compatta, ma anche la più instabile, che preleva calore dall'aria

Il principale svantaggio delle pompe di calore è il prezzo elevato della pompa stessa e l'installazione di campi di raccolta del calore non è economica. In questo caso, puoi risparmiare denaro realizzando la pompa da solo e anche posando il circuito con le tue mani, ma l'importo rimarrà comunque considerevole. Il vantaggio è che il riscaldamento sarà poco costoso e il sistema funzionerà a lungo.

Waste to income: impianti biogas

Tutte le fonti energetiche alternative sono di origine naturale, ma puoi ottenere solo il doppio dei benefici dagli impianti di biogas. Trattano i rifiuti di animali domestici e pollame. Di conseguenza, si ottiene un certo volume di gas che, dopo la purificazione e la deumidificazione, può essere utilizzato per lo scopo previsto. I restanti rifiuti riciclati possono essere venduti o utilizzati nei campi per aumentare i raccolti: un fertilizzante molto efficiente e sicuro.

L'energia può essere ottenuta anche dal letame, solo non in forma pura, ma sotto forma di gas

Brevemente sulla tecnologia

La formazione di gas avviene durante la fermentazione e vi partecipano i batteri che vivono nel letame. I rifiuti di qualsiasi bestiame e pollame sono adatti per la produzione di biogas, ma il letame bovino è ottimale. Viene persino aggiunto al resto dei rifiuti per la "pasta madre" - contiene esattamente i batteri necessari per la lavorazione.

Per creare condizioni ottimali, è necessario un ambiente anaerobico: la fermentazione dovrebbe avvenire senza ossigeno. Pertanto, i bioreattori efficienti sono contenitori chiusi. Per rendere il processo più attivo, è necessaria una miscelazione regolare della massa. Negli impianti industriali, per questo, vengono installati agitatori con azionamenti elettrici, negli impianti biogas fatti in casa si tratta solitamente di dispositivi meccanici - da un semplice bastoncino ad agitatori meccanici che "lavorano" a mano.

Diagramma schematico degli impianti di biogas

Due tipi di batteri sono coinvolti nella formazione di gas dal letame: mesofili e termofili. I mesofili sono attivi a temperature da + 30 ° C a + 40 ° C, termofili - da + 42 ° C a + 53 ° C. I batteri termofili funzionano in modo più efficiente. In condizioni ideali, la produzione di gas da 1 litro di superficie utilizzabile può raggiungere 4-4,5 litri di gas. Ma mantenere una temperatura di 50 ° C in un impianto è molto difficile e costoso, anche se i costi sono giustificati.

Un po 'di design

L'impianto di biogas più semplice è un fusto con un coperchio e un agitatore. Nel coperchio viene praticata un'uscita per il collegamento di un tubo attraverso il quale il gas entra nel serbatoio. Non otterrai molto gas da un tale volume, ma sarà sufficiente per uno o due bruciatori a gas.

Volumi più seri possono essere ottenuti da un bunker sotterraneo o fuori terra. Se stiamo parlando di un bunker sotterraneo, allora è fatto di cemento armato. Le pareti sono separate dal terreno con uno strato di isolamento termico, il contenitore stesso può essere suddiviso in più vani, in cui la lavorazione avverrà con uno spostamento nel tempo. Poiché le colture mesofile di solito funzionano in tali condizioni, l'intero processo richiede da 12 a 30 giorni (le colture termofile vengono elaborate in 3 giorni), quindi è auspicabile uno spostamento temporale.

Schema di un impianto biogas bunker

Il letame entra attraverso il bunker di carico, dal lato opposto viene realizzato un portello di scarico, da cui vengono prelevate le materie prime lavorate. Il bunker non è completamente riempito con la bio-miscela - circa il 15-20% dello spazio rimane libero - qui si accumula gas. Per drenarlo, un tubo è incorporato nel coperchio, l'altra estremità del quale viene abbassata in un sigillo d'acqua, un contenitore parzialmente riempito d'acqua. Pertanto, il gas viene essiccato: già pulito viene raccolto nella parte superiore, viene scaricato utilizzando un altro tubo e può già essere spremuto al consumatore.

Tutti possono utilizzare fonti energetiche alternative. È più difficile per i proprietari di appartamenti farlo, ma in una casa privata puoi almeno implementare tutte le idee. Ci sono anche esempi reali di questo. Le persone soddisfano pienamente le esigenze proprie e di una grande economia.