Energie alternativă pentru o casă privată

Pentru proprietarii de case private, există posibilitatea de a reduce semnificativ facturile la utilități sau de a nu folosi serviciile furnizorilor de căldură, electricitate și gaz. Puteți oferi chiar o fermă mare și, dacă doriți, puteți vinde surplusul. Acest lucru este real și unii au făcut-o deja. Pentru aceasta, se utilizează surse alternative de energie.

Sursele alternative de energie pot satisface toate nevoile

De unde puteți obține energie și în ce formă

De fapt, energia, într-o formă sau alta, este practic peste tot în natură - soare, vânt, apă, pământ - energia este peste tot. Sarcina principală este extragerea de acolo. Omenirea face acest lucru de mai bine de o sută de ani și a obținut rezultate bune. În acest moment, sursele alternative de energie pot furniza unei case căldură, electricitate, gaz, apă caldă. Mai mult, energia alternativă nu necesită abilități sau cunoștințe suplimentare. Puteți face totul pentru casa dvs. cu propriile mâini. Deci, ce se poate face:

• Folosiți energia solară pentru a genera electricitate sau pentru a încălzi apa - pentru apă caldă menajeră sau încălzire la temperatură scăzută (panouri solare și colectoare).
• Transformați energia eoliană în electricitate (turbine eoliene).
• Folosiți pompe de căldură pentru a încălzi casa, luând căldură din aer, pământ, apă (pompe de căldură).
• Obțineți gaze din deșeurile de animale domestice și păsări de curte (plante de biogaz).
  

  Energia alternativă este o modalitate de a vă asigura în mod independent propriile nevoi

Toate sursele alternative de energie sunt capabile să satisfacă pe deplin nevoile umane, dar acest lucru necesită investiții prea mari și / și zone prea mari. Prin urmare, este mai înțelept să creăm un sistem combinat: să primim energie din surse alternative și, dacă există o lipsă, să o „obținem” din rețele centralizate.

Folosind energia solară

Una dintre cele mai puternice surse alternative de energie pentru casă este radiația solară. Există două tipuri de instalații pentru conversia energiei solare:

• panouri solare generează un curent electric;
• colectoarele solare încălzesc apa.
  

  Energia solară poate fi utilizată pentru încălzirea apei sau generarea de electricitate

Nu credeți că instalațiile funcționează numai în sud și numai vara. Ei funcționează bine și iarna. Pe vreme senină cu ninsoare, producția de energie este doar puțin mai mică decât vara. Dacă zona dvs. are un număr mare de zile libere, puteți utiliza această tehnologie.

Panouri solare

Celulele solare sunt asamblate din convertoare fotovoltaice, care sunt realizate pe bază de minerale, care, sub influența soarelui, emit electroni - produc un curent electric. Pentru uz privat, se utilizează fotoconvertoare cu siliciu. Prin structura lor, acestea sunt monocristaline (fabricate dintr-un singur cristal) și policristaline (multe cristale). Cele monocristaline au o eficiență mai mare (13-25% în funcție de calitate) și o durată de viață mai lungă, dar sunt mai scumpe. Cele policristaline generează mai puțină energie electrică (9-15%) și eșuează mai repede, dar au un preț mai mic.

Acesta este un fotoconvertor policristalin.Trebuie manipulate cu atenție - sunt foarte fragile (de asemenea monocristaline, dar nu în aceeași măsură)

Asamblarea bateriei solare DIY nu este dificilă. Mai întâi trebuie să achiziționați o anumită cantitate de fotocelule din siliciu (cantitatea depinde de puterea necesară). Cel mai adesea, acestea sunt cumpărate pe platforme de tranzacționare chineze, cum ar fi Aliexpress. Atunci procedura este simplă:

• Realizați un cadru (din scânduri de lemn sau colțuri metalice). Instalați un suport pe el. Transparent - sticlă, plexiglas (policarbonat monolitic) - dacă bateria solară va atârna de fereastră și opacă (placaj, vopsit în alb), dacă nu veți instala bateria pe acoperiș.
• Conectați celulele într-o baterie (în paralel) folosind conductori de aluminiu. Conductoarele pot fi lipite imediat pe plăci (costă puțin mai mult) sau trebuie să le cumpărați separat și apoi să le lipiți singur.
• Bateria terminată trebuie sigilată. Este umplut cu rășină epoxidică sau lipit cu un film EVA special. Când sigilați, este necesar să vă asigurați că nu există goluri - bule de aer. Acestea reduc foarte mult performanța bateriei, așa că le scoatem cu grijă.
  

  Aceasta este o baterie solară gata făcută

Câteva cuvinte despre motivul pentru care suportul pentru panoul solar (baterie) ar trebui să fie vopsit în alb. Gama de temperatură de funcționare a plachetelor din siliciu este de la - 40 ° C la + 50 ° C. Funcționarea la temperaturi mai ridicate sau mai mici duce la defectarea rapidă a componentelor. Pe acoperiș, vara, în interior, temperatura poate fi mult mai mare de + 50 ° C. Prin urmare, este necesară o culoare albă - pentru a nu supraîncălzi siliciul.

Colectoare solare

Colectoarele solare pot fi utilizate pentru încălzirea apei sau a aerului. Unde să direcționați apa încălzită de soare - la robinete pentru alimentarea cu apă caldă sau la sistemul de încălzire - vă alegeți. Numai încălzirea va fi la temperatură scăzută - pentru o podea caldă, ceea ce este necesar. Dar pentru ca temperatura din casă să nu depindă de vreme, sistemul trebuie redundant, astfel încât, dacă este necesar, să fie conectată o altă sursă de căldură sau centrala să treacă la o altă sursă de energie.

Cele mai comune colectoare solare tubulare

Există trei tipuri de colectoare solare: plate, tubulare și aeriene. Cele mai frecvente sunt tubulare, dar altele au și dreptul de a exista.

Plastic plat

Două panouri - negre și transparente - sunt combinate într-un singur corp. O conductă de cupru în formă de șarpe este situată între ele. Panoul inferior întunecat se încălzește de la soare. cuprul este încălzit din acesta și din el - apa care trece prin labirint. Această metodă de utilizare a surselor alternative de energie nu este cea mai eficientă, ci atractivă, deoarece este foarte simplă de implementat. Astfel, puteți încălzi apa bazin... Va fi necesar doar să-i conectați alimentarea (utilizând o pompă de circulație). În același mod, puteți încălzi apa în recipiente pentru duș de vară sau folosiți-l pentru nevoile gospodăriei. Dezavantajul acestor instalații este eficiența și productivitatea reduse. Este nevoie de un timp îndelungat sau de un număr mare de colectoare plate pentru a încălzi un volum mare de apă.

Colector solar plat

Colectoare tubulare

Acestea sunt tuburi de sticlă - vidate sau coaxiale - prin care curge apa. Un sistem special permite concentrația maximă de căldură în tuburi, care este transferată în apa care curge prin ele.

Colectoarele tubulare pot fi vid și pene

Sistemul are în mod necesar un rezervor de stocare în care apa este încălzită. Circulația apei în sistem este asigurată de o pompă. Nu puteți face astfel de sisteme pe cont propriu - realizarea tuburilor de sticlă cu propriile mâini este problematică și acesta este principalul dezavantaj. Împreună cu prețul ridicat, aceasta împiedică adoptarea pe scară largă a acestei surse de energie pentru casă.Și sistemul în sine este foarte eficient, se descurcă cu încălzirea apei pentru alimentarea cu apă caldă cu o explozie și aduce o contribuție decentă la încălzire.

Schema de organizare a încălzirii și alimentării cu apă caldă datorită surselor alternative de energie - folosind colectoare solare

Colectoare de aer

La noi, sunt foarte rare și în zadar. Sunt simple, le poți face cu ușurință singur. Singurul aspect negativ este că este necesară o suprafață mare: pot ocupa întregul zid sudic (estic, sud-estic). Sistemul este foarte asemănător cu colectoarele plate - panoul inferior negru, partea superioară transparentă, dar încălzesc direct aerul, care este forțat (de un ventilator) sau direcționat în mod natural în cameră. În ciuda frivolității aparente, în acest fel este posibil să încălziți încăperile mici în timpul zilei, inclusiv încăperile tehnice sau utilitare: garaje, cabane de vară, magazii pentru animale.

Dispozitiv colector de aer

O astfel de sursă alternativă de energie ca soarele ne oferă căldura sa, dar cea mai mare parte a acesteia nu merge nicăieri. Sarcina pe care o rezolvă toate aceste dispozitive este să captezi o mică parte din ea și să o folosești pentru nevoile personale.

Turbine eoliene

Sursele alternative de energie sunt bune deoarece se referă în principal la resursele regenerabile. Cel mai etern, probabil, vântul. Atâta timp cât există atmosferă și soare, există și vânt. Poate pentru o scurtă perioadă aerul va rămâne nemișcat, dar nu pentru mult timp. Strămoșii noștri foloseau energia eoliană în mori, iar omul modern o transformă în electricitate. Tot ce este necesar pentru aceasta:

• un turn instalat într-un loc cu vânt;
• un generator cu lame atașate la acesta;
• baterie de stocare și sistem de distribuție a curentului electric.

Orice turn poate fi construit din orice material. O baterie de stocare este o baterie, nu vă puteți gândi la nimic aici, dar unde să furnizați electricitate este alegerea dvs. Rămâne doar să faci un generator. Poate fi cumpărat și gata pregătit, dar este foarte posibil să-l faci dintr-un motor de la aparatele de uz casnic - o mașină de spălat, o șurubelniță etc. Veți avea nevoie de magneți din neodim și rășină epoxidică, un strung.

Schema de furnizare a unei case private cu energie electrică din surse alternative de energie (generator eolian și panouri solare)

Pe rotorul motorului, marcăm locurile pentru instalarea magneților. Ele trebuie să fie echidistante unele de altele. Măcinăm rotorul motorului selectat, formând „scaune”. Partea inferioară a locașului ar trebui să fie ușor înclinată, astfel încât suprafața magnetului să fie înclinată. Magneții sunt lipiți de locurile sculptate pe unghiile lichide și sunt umplute cu rășină epoxidică. Suprafața este apoi netedă cu șmirghel. Apoi, trebuie să atașați pensule care vor elimina curentul. Și atât, puteți asambla și rula generatorul eolian.

Astfel de instalații sunt destul de eficiente, dar puterea lor depinde de mulți factori: intensitatea vântului, cât de corect este realizat generatorul, cât de eficient este eliminată diferența de potențial de perii, de fiabilitatea conexiunilor electrice etc.

Pompe de căldură pentru încălzirea locuințelor

Pompele de căldură utilizează toate sursele alternative de energie disponibile. Ei iau căldură din apă, aer, sol. În cantități mici, această căldură este acolo chiar și iarna, astfel încât pompa de căldură o colectează și o redirecționează pentru a încălzi casa.

De asemenea, pompele de căldură utilizează surse alternative de energie - căldură din pământ, apă și aer

Principiul de funcționare

De ce sunt pompele de căldură atât de atractive? Faptul că, după ce ați cheltuit 1 kW de energie pentru pompare, în cel mai rău caz, veți obține 1,5 kW de căldură, iar cele mai reușite implementări pot da până la 4-6 kW. Și acest lucru nu contrazice în niciun fel legea conservării energiei, deoarece energia nu este cheltuită nu pentru obținerea căldurii, ci nu pentru pomparea acesteia. Deci, fără inconsecvențe.

Circuitul pompei de căldură pentru utilizarea surselor alternative de energie

Pompele de căldură au trei circuite de lucru: două externe și sunt interne, precum și evaporatorul, compresorul și condensatorul. Schema funcționează astfel:

• În primul circuit circulă un lichid de răcire, care elimină căldura din surse cu potențial redus. Poate fi scufundat în apă, îngropat în pământ sau poate îndepărta căldura din aer. Cea mai ridicată temperatură atinsă în acest circuit este în jur de 6 ° C.
• Un mediu de încălzire cu un punct de fierbere foarte scăzut (de obicei 0 ° C) circulă în circuitul intern. Când agentul frigorific este încălzit, acesta se evaporă, vaporii intră în compresor, unde sunt comprimați la presiune ridicată. În timpul comprimării, se generează căldură, vaporii de agent frigorific sunt încălziți la o temperatură medie de + 35 ° C până la + 65 ° C.
• În condensator, căldura este transferată la lichidul de răcire din al treilea circuit de încălzire. Vaporii de răcire se condensează și apoi intră în evaporator. Și apoi ciclul se repetă.

Circuitul de încălzire se realizează cel mai bine sub forma unei podele calde. Temperaturile sunt cele mai potrivite pentru aceasta. Sistemul de radiatoare va necesita prea multe secțiuni, ceea ce este urât și neprofitabil.

Surse alternative de energie termică: de unde și cum să obțineți căldură

Dar cele mai mari dificultăți sunt cauzate de dispozitivul primului circuit extern, care colectează căldura. Deoarece sursele sunt cu potențial redus (este puțină căldură în partea de jos), sunt necesare suprafețe mari pentru a-l colecta în cantități suficiente. Există patru tipuri de contururi:

• Țevi cu lichid de răcire așezate în apă în inele. Rezervorul poate fi orice - un râu, un iaz, un lac. Condiția principală este să nu înghețe nici în cele mai severe înghețuri. Pompele care pompează căldura din râu funcționează mai eficient; mult mai puțină căldură este transferată în apa stagnantă. O astfel de sursă de căldură este cea mai ușor de implementat - aruncarea țevilor, legarea unei sarcini. Numai șansele de daune accidentale sunt mari.
  

  Cel mai simplu mod de a face un câmp termic în apă

• Câmpuri termice cu țevi îngropate sub adâncimea de îngheț. În acest caz, există un singur dezavantaj - volume mari de lucrări de terasament. Trebuie să îndepărtăm solul pe o suprafață mare și chiar la o adâncime solidă.
  

  Volum mare de lucrări de terasament

• Folosind temperaturi geotermale. Sunt găurite o serie de puțuri de mare adâncime, în care este coborât un contur cu agent de răcire. Ce este bine la această opțiune este că necesită puțin spațiu, dar nu este întotdeauna posibil să găuriți la adâncimi mari, iar serviciile de foraj costă foarte mult. Cu toate acestea, puteți faceți-vă singur o instalație de forajdar slujba nu este încă ușoară.
  

  Puțurile necesită mai puțin spațiu

• Extragerea căldurii din aer. Așa funcționează aparatele de aer condiționat cu posibilitatea încălzirii - preiau căldură din aerul „exterior”. Chiar și la temperaturi sub zero, astfel de unități funcționează, deși la un minus nu foarte „adânc” - până la -15 ° C. Pentru a face munca mai intensă, puteți utiliza căldura de la arborii de ventilație. Aruncați câteva în el cu un agent de răcire și pompați căldura de acolo.
  

  Cea mai compactă, dar și cea mai instabilă pompă de căldură, luând căldură din aer

Principalul dezavantaj al pompelor de căldură este prețul ridicat al pompei în sine, iar instalarea câmpurilor de colectare a căldurii nu este ieftină. În acest caz, puteți economisi bani făcând singură pompa și așezând circuitul cu propriile mâini, dar suma va rămâne în continuare considerabilă. Plusul este că încălzirea va fi ieftină și sistemul va funcționa mult timp.

Deșeuri la venituri: plante de biogaz

Toate sursele alternative de energie sunt de origine naturală, dar puteți obține numai beneficii duble de la plantele de biogaz. Procesează deșeurile de animale domestice și păsări de curte. Ca rezultat, se obține un anumit volum de gaz, care, după purificare și uscare, poate fi utilizat în scopul propus. Restul deșeurilor reciclate pot fi vândute sau utilizate pe câmp pentru a crește randamentele - un îngrășământ foarte eficient și sigur.

Energia poate fi obținută și din gunoiul de grajd, doar nu sub formă pură, ci sub formă de gaz

Pe scurt despre tehnologie

Formarea gazului are loc în timpul fermentării și bacteriile care trăiesc în gunoi de grajd participă la aceasta. Deșeurile de animale și păsări de curte sunt adecvate pentru producerea de biogaz, dar gunoiul de grajd este optim. Se adaugă chiar și la restul deșeurilor pentru „aluat” - conține exact bacteriile necesare procesării.

Pentru a crea condiții optime, este necesar un mediu anaerob - fermentarea ar trebui să aibă loc fără oxigen. Prin urmare, bioreactoarele eficiente sunt containere închise. Pentru a face procesul mai activ, este necesară amestecarea regulată a masei. În instalațiile industriale, pentru aceasta, sunt instalate agitatoare cu acționare electrică, în instalațiile de biogaz de casă acestea sunt de obicei dispozitive mecanice - de la un băț simplu la agitatoare mecanice care „funcționează” manual.

Diagrama schematică a plantelor de biogaz

Două tipuri de bacterii sunt implicate în formarea gazului din gunoi de grajd: mezofil și termofil. Mesofilele sunt active la temperaturi de la + 30 ° C la + 40 ° C, termofile - la + 42 ° C până la + 53 ° C. Bacteriile termofile funcționează mai eficient. În condiții ideale, producția de gaz de la 1 litru de suprafață utilă poate ajunge la 4-4,5 litri de gaz. Dar menținerea unei temperaturi de 50 ° C într-o instalație este foarte dificilă și costisitoare, deși costurile sunt justificate.

Un pic despre modele

Cea mai simplă instalație de biogaz este un tambur cu capac și un agitator. În capac se face o ieșire pentru conectarea unui furtun prin care gazul intră în rezervor. Nu veți obține o mulțime de gaz dintr-un astfel de volum, dar va fi suficient pentru unul sau două arzătoare pe gaz.

Volumele mai serioase pot fi obținute dintr-un buncăr subteran sau suprateran. Dacă vorbim despre un buncăr subteran, atunci este din beton armat. Pereții sunt separați de sol cu ​​un strat de izolație termică, containerul în sine poate fi împărțit în mai multe compartimente, în care prelucrarea va avea loc cu o schimbare în timp. Deoarece culturile mezofile funcționează de obicei în astfel de condiții, întregul proces durează de la 12 la 30 de zile (culturile termofile sunt procesate în 3 zile), de aceea este de dorit o schimbare de timp.

Schema unei fabrici de biogaz buncăr

Gunoiul de grajd intră prin buncărul de încărcare, din partea opusă se face o trapă de descărcare, de unde se iau materiile prime prelucrate. Buncărul nu este complet umplut cu bio-amestec - aproximativ 15-20% din spațiu rămâne liber - gazul se acumulează aici. Pentru a-l scurge, un capac este încorporat în capac, celălalt capăt al acestuia fiind coborât într-o garnitură de apă - un recipient parțial umplut cu apă. Astfel, gazul este uscat - deja curățat este colectat în partea superioară, este evacuat folosind un alt tub și poate fi deja stors către consumator.

Toată lumea poate folosi surse alternative de energie. Este mai dificil pentru proprietarii de apartamente să facă acest lucru, dar într-o casă privată puteți pune în aplicare cel puțin toate ideile. Există chiar exemple reale în acest sens. Oamenii răspund pe deplin nevoilor proprii și unei economii mari.