Énergie alternative pour une maison privée

Pour les propriétaires de maisons privées, il existe une possibilité de réduire considérablement les factures de services publics ou de ne pas utiliser du tout les services des fournisseurs de chaleur, d'électricité et de gaz. Vous pouvez même fournir une grande ferme et, si vous le souhaitez, vendre le surplus. C'est réel et certains l'ont déjà fait. Pour cela, des sources d'énergie alternatives sont utilisées.

Les sources d'énergie alternatives peuvent répondre à tous les besoins

Où pouvez-vous obtenir de l'énergie et sous quelle forme

En fait, l'énergie, sous une forme ou une autre, est pratiquement partout dans la nature - soleil, vent, eau, terre - l'énergie est partout. La tâche principale est de l'extraire de là. L'humanité le fait depuis plus de cent ans et a obtenu de bons résultats. À l'heure actuelle, les sources d'énergie alternatives peuvent fournir à une maison de la chaleur, de l'électricité, du gaz et de l'eau chaude. De plus, les énergies alternatives ne nécessitent aucune compétence ou connaissance supplémentaire. Vous pouvez tout faire pour votre maison de vos propres mains. Donc, que pouvons nous faire:

• Utilisez l'énergie solaire pour produire de l'électricité ou pour chauffer l'eau - pour l'eau chaude sanitaire ou le chauffage à basse température (panneaux solaires et collecteurs).
• Convertissez l'énergie éolienne en électricité (éoliennes).
• Chauffez la maison à l'aide de pompes à chaleur, en éliminant la chaleur de l'air, de la terre, de l'eau (pompes à chaleur).
• Récupérer du gaz à partir de déchets d'animaux domestiques et de volailles (usines de biogaz).
  

  L'énergie alternative est un moyen de subvenir indépendamment à vos propres besoins

Toutes les sources d'énergie alternatives sont capables de répondre pleinement aux besoins humains, mais cela nécessite des investissements trop importants et / et des superficies trop importantes. Par conséquent, il est plus sage de faire un système combiné: pour recevoir de l'énergie à partir de sources alternatives, et en cas de pénurie, pour la «récupérer» à partir de réseaux centralisés.

Utilisation de l'énergie solaire

L'une des sources d'énergie alternatives les plus puissantes pour la maison est le rayonnement solaire. Il existe deux types d'installations de conversion d'énergie solaire:

• panneaux solaires générer du courant électrique;
• les capteurs solaires chauffent l'eau.
  

  L'énergie solaire peut être utilisée pour chauffer l'eau ou produire de l'électricité

Ne pensez pas que les installations ne fonctionnent que dans le sud et uniquement en été. Ils fonctionnent bien en hiver aussi. Par temps clair avec des chutes de neige, la production d'énergie n'est que légèrement inférieure à celle de l'été. Si votre région a un grand nombre de jours francs, vous pouvez utiliser une technologie similaire.

Panneaux solaires

Les cellules solaires sont assemblées à partir de convertisseurs photovoltaïques, fabriqués à base de minéraux, qui, sous l'influence de la lumière du soleil, émettent des électrons - génèrent un courant électrique. Pour un usage privé, des photoconvertisseurs en silicium sont utilisés. De par leur structure, ils sont monocristallins (constitués d'un cristal) et polycristallins (nombreux cristaux). Les monocristallins ont un rendement plus élevé (13-25% selon la qualité) et une durée de vie plus longue, mais ils sont plus chers. Les polycristallins génèrent moins d'électricité (9-15%) et échouent plus rapidement, mais ont un prix inférieur.

Il s'agit d'un photoconvertisseur polycristallin.Ils doivent être manipulés avec soin - ils sont très fragiles (monocristallins aussi, mais pas dans la même mesure)

L'assemblage de la batterie solaire de bricolage n'est pas difficile. Tout d'abord, vous devez acheter une certaine quantité de cellules solaires en silicium (la quantité dépend de la puissance requise). Le plus souvent, ils sont achetés sur des plateformes de trading chinoises telles qu'Aliexpress. Ensuite, la procédure est simple:

• Faites un cadre (à partir de planches de bois ou de coins métalliques). Installez un substrat dessus. Transparent - verre, plexiglas (polycarbonate monolithique) - si la batterie solaire est accrochée à la fenêtre, et opaque (contreplaqué, peint en blanc), si vous n'installez pas la batterie sur le toit.
• Connectez les cellules dans une batterie (en parallèle) à l'aide de conducteurs en aluminium. Les conducteurs peuvent être immédiatement soudés aux plaques (ils coûtent un peu plus cher) ou vous devez les acheter séparément puis les souder vous-même.
• La batterie finie doit être scellée. Il est rempli de résine époxy ou collé avec un film EVA spécial. Lors du scellement, il est nécessaire de s'assurer qu'il n'y a pas de vides - bulles d'air. Ils réduisent considérablement les performances de la batterie, nous les chassons donc prudemment.
  

  Ceci est une batterie solaire prête à l'emploi

Quelques mots sur les raisons pour lesquelles le substrat du panneau solaire (batterie) doit être peint en blanc. La plage de température de fonctionnement des plaquettes de silicium est de - 40 ° C à + 50 ° C. Le fonctionnement à des températures plus élevées ou plus basses entraîne une défaillance rapide des composants. Sur le toit, en été, à l'intérieur, la température peut être bien supérieure à + 50 ° C. Par conséquent, une couleur blanche est nécessaire - afin de ne pas surchauffer le silicium.

Collecteurs solaires

Les capteurs solaires peuvent être utilisés pour chauffer l'eau ou l'air. Où diriger l'eau chauffée par le soleil - vers les robinets d'alimentation en eau chaude ou vers le système de chauffage - vous choisissez vous-même. Seul le chauffage sera à basse température - pour un sol chaud, ce qui est nécessaire. Mais pour que la température dans la maison ne dépende pas de la météo, le système doit être rendu redondant afin que, si nécessaire, une autre source de chaleur soit connectée ou que la chaudière passe à une autre source d'énergie.

Les capteurs solaires tubulaires les plus courants

Il existe trois types de capteurs solaires: plats, tubulaires et à air. Les plus courants sont tubulaires, mais d'autres ont également le droit d'exister.

Plastique plat

Deux panneaux - noir et transparent - sont combinés en un seul corps. Un pipeline en cuivre en forme de serpent est situé entre eux. Le panneau sombre inférieur se réchauffe du soleil. le cuivre en est chauffé et à partir de celui-ci - l'eau traversant le labyrinthe. Cette méthode d'utilisation de sources d'énergie alternatives n'est pas la plus efficace, mais attractive car elle est très simple à mettre en œuvre. Ainsi, vous pouvez chauffer de l'eau bassin... Il suffira de boucler son alimentation (à l'aide d'une pompe de circulation). De la même manière, vous pouvez chauffer de l'eau dans des récipients pour douche d'été ou utilisez-le pour les besoins du ménage. L'inconvénient de telles installations est une faible efficacité et une faible productivité. Il faut soit beaucoup de temps, soit un grand nombre de capteurs plats pour chauffer un grand volume d'eau.

Capteur solaire plat

Collecteurs tubulaires

Ce sont des tubes en verre - sous vide ou coaxiaux - à travers lesquels l'eau s'écoule. Un système spécial permet une concentration maximale de chaleur dans les tubes, qui est transférée à l'eau qui les traverse.

Les collecteurs tubulaires peuvent être sous vide et en plumes

Le système a nécessairement un réservoir de stockage dans lequel l'eau est chauffée. La circulation de l'eau dans le système est assurée par une pompe. Vous ne pouvez pas fabriquer de tels systèmes vous-même - fabriquer des tubes en verre de vos propres mains est problématique et c'est le principal inconvénient. Associé au prix élevé, il freine l'adoption généralisée de cette source d'énergie pour la maison.Et le système lui-même est très efficace, il fait face au chauffage de l'eau pour l'approvisionnement en eau chaude avec un bang et apporte une contribution décente au chauffage.

Schéma d'organisation du chauffage et de l'approvisionnement en eau chaude grâce à des sources d'énergie alternatives - utilisant des capteurs solaires

Collecteurs d'air

Dans notre pays, ils sont très rares et en vain. Ils sont simples, vous pouvez facilement les fabriquer vous-même. Le seul point négatif est qu'une grande surface est nécessaire: ils peuvent occuper tout le mur sud (est, sud-est). Le système est très similaire aux capteurs plats - panneau inférieur noir, dessus transparent, mais ils chauffent directement l'air, qui est forcé (par un ventilateur) ou naturellement dirigé dans la pièce. Malgré la frivolité apparente, il est ainsi possible de chauffer de petites pièces pendant la journée, y compris des locaux techniques ou des locaux techniques: garages, chalets d'été, hangars pour le bétail.

Dispositif de collecteur d'air

Une source d'énergie aussi alternative que le soleil nous donne sa chaleur, mais la plupart ne va «nulle part». En attraper une petite part et l'utiliser pour des besoins personnels est la tâche que tous ces appareils résolvent.

Éoliennes

Les sources d'énergie alternatives sont bonnes car elles concernent principalement des ressources renouvelables. Le vent le plus éternel, probablement. Tant qu'il y a de l'atmosphère et du soleil, il y a aussi du vent. Peut-être que pendant une courte période, l'air sera immobile, mais pas pour longtemps. Nos ancêtres utilisaient l'énergie éolienne dans les moulins et l'homme moderne la convertit en électricité. Tout ce qu'il faut pour cela:

• une tour installée dans un endroit venteux;
• un générateur avec des pales attachées à celui-ci;
• batterie de stockage et système de distribution de courant électrique.

Toute tour peut être construite à partir de n'importe quel matériau. Une batterie de stockage est une batterie, vous ne pouvez penser à rien ici, mais où fournir de l'électricité est votre choix. Il ne reste plus qu'à faire un générateur. Il peut également être acheté prêt à l'emploi, mais il est tout à fait possible de le fabriquer avec un moteur à partir d'appareils électroménagers - une machine à laver, un tournevis, etc. Vous aurez besoin d'aimants en néodyme et de résine époxy, d'un tour.

Schéma de fourniture d'une maison privée en électricité à partir de sources d'énergie alternatives (éolienne et panneaux solaires)

Sur le rotor du moteur, nous marquons les emplacements pour l'installation des aimants. Ils doivent être équidistants les uns des autres. Nous rectifions le rotor du moteur sélectionné, formant des «sièges». Le fond de l'évidement doit être légèrement incliné afin que la surface de l'aimant soit inclinée. Les aimants sont collés aux endroits sculptés sur les ongles liquides et ils sont remplis de résine époxy. La surface est ensuite lisse avec du papier de verre. Ensuite, vous devez attacher des pinceaux qui supprimeront le courant. Et c'est tout, vous pouvez assembler et faire fonctionner l'éolienne.

De telles installations sont assez efficaces, mais leur puissance dépend de nombreux facteurs: l'intensité du vent, la bonne fabrication du générateur, l'efficacité avec laquelle la différence de potentiel est éliminée par les balais, la fiabilité des connexions électriques, etc.

Pompes à chaleur pour le chauffage domestique

Les pompes à chaleur utilisent toutes les sources d'énergie alternatives disponibles. Ils prennent la chaleur de l'eau, de l'air, du sol. En petite quantité, cette chaleur est là même en hiver, donc la pompe à chaleur la récupère et la redirige pour chauffer la maison.

Les pompes à chaleur utilisent également des sources d'énergie alternatives - chaleur de la terre, de l'eau et de l'air

Principe d'opération

Pourquoi les pompes à chaleur sont-elles si attrayantes? Le fait qu'après avoir dépensé 1 kW d'énergie pour le pomper, dans le pire des cas, vous obtiendrez 1,5 kW de chaleur, et les mises en œuvre les plus réussies peuvent donner jusqu'à 4-6 kW. Et cela ne contredit en rien la loi de conservation de l'énergie, car l'énergie n'est pas dépensée pour obtenir de la chaleur, mais pas pour la pomper. Donc pas d'incohérences.

Circuit de pompe à chaleur pour l'utilisation de sources d'énergie alternatives

Les pompes à chaleur ont trois circuits de travail: deux externes et ils sont internes, ainsi que l'évaporateur, le compresseur et le condenseur. Le schéma fonctionne comme ceci:

• Un liquide de refroidissement circule dans la première boucle, ce qui évacue la chaleur des sources à faible potentiel. Il peut être immergé dans l'eau, enterré dans le sol ou il peut éloigner la chaleur de l'air. La température la plus élevée atteinte dans ce circuit est d'environ 6 ° C.
• Un fluide caloporteur à point d'ébullition très bas (généralement 0 ° C) circule dans le circuit interne. Lorsque le réfrigérant est chauffé, il s'évapore, la vapeur entre dans le compresseur, où elle est comprimée à haute pression. Lors de la compression, de la chaleur est générée, les vapeurs de réfrigérant sont chauffées à une température moyenne de + 35 ° C à + 65 ° C.
• Dans le condenseur, la chaleur est transférée au liquide de refroidissement du troisième circuit de chauffage. Les vapeurs de refroidissement se condensent puis pénètrent dans l'évaporateur. Et puis le cycle se répète.

Le circuit de chauffage est mieux réalisé sous la forme d'un sol chaud. Les températures sont les plus appropriées pour cela. Pour un système de radiateur, trop de sections sont nécessaires, ce qui est laid et non rentable.

Sources alternatives d'énergie thermique: où et comment obtenir de la chaleur

Mais les plus grandes difficultés sont causées par le dispositif du premier circuit externe, qui recueille la chaleur. Comme les sources sont à faible potentiel (il y a peu de chaleur au fond), de grandes surfaces sont nécessaires pour la collecter en quantité suffisante. Il existe quatre types de contours:

• Tuyaux avec liquide de refroidissement posés dans l'eau dans des anneaux. Le réservoir peut être n'importe quoi - une rivière, un étang, un lac. La condition principale est qu'il ne gèle pas même dans les gelées les plus sévères. Les pompes qui pompent la chaleur hors de la rivière fonctionnent plus efficacement; beaucoup moins de chaleur est transférée dans l'eau stagnante. Une telle source de chaleur est la plus simple à mettre en œuvre - jeter des tuyaux, attacher une charge. Seule la probabilité de dommages accidentels est élevée.
  

  Le moyen le plus simple de créer un champ thermal dans l'eau

• Champs thermiques avec des tuyaux enfouis sous la profondeur de congélation. Dans ce cas, il n'y a qu'un seul inconvénient: de grands volumes de terrassement. Nous devons enlever la terre sur une grande surface, et même à une profondeur solide.
  

  Grand volume de terrassements

• Utilisation des températures géothermiques. Un certain nombre de puits de grande profondeur sont forés, dans lesquels un contour avec un liquide de refroidissement est abaissé. Ce qui est bien avec cette option, c'est qu'elle nécessite peu d'espace, mais il n'est pas toujours possible de forer à de grandes profondeurs et les services de forage coûtent cher. Vous pouvez cependant fabriquer vous-même une plate-forme de foragemais le travail n'est toujours pas facile.
  

  Les puits nécessitent moins d'espace

• Extraction de la chaleur de l'air. C'est ainsi que les climatiseurs fonctionnent avec la possibilité de chauffer - ils prennent la chaleur de l'air «extérieur». Même à des températures inférieures à zéro, ces unités fonctionnent, bien qu'à un moins pas très "profond" - jusqu'à -15 ° C. Pour rendre le travail plus intense, vous pouvez utiliser la chaleur des gaines de ventilation. Jetez-en quelques-uns avec un liquide de refroidissement et pompez de la chaleur à partir de là.
  

  La pompe à chaleur la plus compacte, mais aussi la plus instable, prenant la chaleur de l'air

Le principal inconvénient des pompes à chaleur est le prix élevé de la pompe elle-même et l'installation de champs de collecte de chaleur n'est pas bon marché. Dans ce cas, vous pouvez économiser de l'argent en fabriquant vous-même la pompe et en posant le circuit de vos propres mains, mais le montant restera encore considérable. L'avantage est que le chauffage sera peu coûteux et que le système fonctionnera longtemps.

Déchets en revenus: installations de biogaz

Toutes les sources d'énergie alternatives sont d'origine naturelle, mais vous ne pouvez obtenir que le double des avantages des installations de biogaz. Ils traitent les déchets d'animaux domestiques et de volaille. En conséquence, un certain volume de gaz est obtenu, qui, après purification et déshumidification, peut être utilisé aux fins prévues. Les déchets recyclés restants peuvent être vendus ou utilisés dans les champs pour augmenter les rendements - un engrais très efficace et sûr.

L'énergie peut également être obtenue à partir du fumier, non seulement sous forme pure, mais sous forme de gaz

En bref sur la technologie

La formation de gaz se produit pendant la fermentation et les bactéries vivant dans le fumier y participent. Les déchets de tout bétail et volaille conviennent à la production de biogaz, mais le fumier de bétail est optimal. Il est même ajouté au reste des déchets pour le «levain» - il contient exactement les bactéries nécessaires au traitement.

Pour créer des conditions optimales, un environnement anaérobie est nécessaire - la fermentation doit avoir lieu sans oxygène. Par conséquent, les bioréacteurs efficaces sont des conteneurs fermés. Pour rendre le processus plus actif, un mélange régulier de la masse est nécessaire. Dans les installations industrielles, pour cela, des agitateurs à entraînement électrique sont installés, dans les installations de biogaz artisanales, il s'agit généralement de dispositifs mécaniques - du simple bâton aux agitateurs mécaniques qui "fonctionnent" à la main.

Schéma de principe des installations de biogaz

Deux types de bactéries sont impliquées dans la formation de gaz à partir du fumier: les mésophiles et les thermophiles. Les mésophiles sont actifs à des températures de + 30 ° C à + 40 ° C, thermophiles - de + 42 ° C à + 53 ° C. Les bactéries thermophiles fonctionnent plus efficacement. Dans des conditions idéales, la production de gaz à partir de 1 litre de surface utilisable peut atteindre 4-4,5 litres de gaz. Mais maintenir une température de 50 ° C dans une usine est très difficile et coûteux, bien que les coûts soient justifiés.

Un peu sur les designs

L'installation de biogaz la plus simple est un tambour avec un couvercle et un agitateur. Une sortie est ménagée dans le couvercle pour connecter un tuyau par lequel le gaz entre dans le réservoir. Vous n'obtiendrez pas beaucoup de gaz d'un tel volume, mais ce sera suffisant pour un ou deux brûleurs à gaz.

Des volumes plus importants peuvent être obtenus à partir d'un bunker souterrain ou aérien. Si nous parlons d'un bunker souterrain, alors il est en béton armé. Les murs sont séparés du sol par une couche d'isolation thermique, le conteneur lui-même peut être divisé en plusieurs compartiments, dans lesquels le traitement aura lieu avec un décalage dans le temps. Étant donné que les cultures mésophiles fonctionnent généralement dans de telles conditions, l'ensemble du processus prend de 12 à 30 jours (les cultures thermophiles sont traitées en 3 jours), par conséquent, un décalage dans le temps est souhaitable.

Schéma d'une usine de biogaz de soute

Le fumier entre par la trémie de chargement, du côté opposé, une trappe de déchargement est faite, d'où les matières premières traitées sont prises. Le bunker n'est pas complètement rempli du bio-mélange - environ 15-20% de l'espace reste libre - du gaz s'accumule ici. Pour le vidanger, un tube est intégré dans le couvercle, dont l'autre extrémité est abaissée dans un joint étanche à l'eau - un récipient partiellement rempli d'eau. Ainsi, le gaz est déshumidifié - le gaz déjà épuré est collecté dans la partie supérieure, il est évacué à l'aide d'un autre tube et peut déjà être étranglé vers le consommateur.

Tout le monde peut utiliser des sources d'énergie alternatives. C'est plus difficile pour les propriétaires d'appartements de faire cela, mais dans une maison privée, vous pouvez au moins mettre en œuvre toutes les idées. Il y a même de vrais exemples de cela. Les gens répondent pleinement à leurs besoins et à ceux d'une grande économie.