Главная / Энергосбережение / Альтернативные источники энергии для дома

Альтернативная энергия для частного дома

1268
23 апреля 2017 г.

Альтернативные источники энергии для домавозможность навсегда забыть о необходимости оплаты крупных счетов за электроэнергию, газ или теплоснабжение. При правильном подходе к решению вопроса можно обеспечить хозяйство всем необходимым и даже продавать «излишки» соседу, получая при этом стабильный доход. На этом фоне возникает множество вопросов:

  • Что можно применять в качестве источника энергии?
  • Насколько эффективными являются солнечные батареи?
  • Какие виды солнечных коллекторов бывают, и в чем их особенности?
  • В чем тонкости ветрогенераторов и тепловых насосов?
  • Можно ли использовать биогазовые установки дома, и как они работают?

Альтернативные источники энергии для дома

Альтернативных источников энергии сегодня предостаточно. Остается определить подходящий вариант.

Общие положения

Практически все вокруг нас в определенной степени является источником энергии. Человек может использовать яркие лучи солнца, силу ветра, энергию земли или воды. Главной сложностью является извлечение имеющегося потенциала природы в своих интересах. При грамотном подходе к реализации проекта с помощью альтернативных источников энергии удается «добыть» все необходимое для частного дома — тепло, электричество, газ и теплую воду.

Альтернативная энергетика доступна каждому. Она не требует большого опыта или особых талантов. При знании определенного алгоритма все манипуляции можно сделать своими руками, без привлечения специалистов.

Варианты следующие:

  1. Преобразование силы ветра в электрическую энергию. Это несложно  реализовать с помощью ветряного генератора.
  2. Применение лучей солнца для получения электричества или нагрева воды. Во втором случае удается создать низкотемпературную отопительную систему.
  3. Использование биогазовых аппаратов. С их помощью удается получить газ из навоза домашней птицы или животных.
  4. Подключение тепловых насосов, обеспечивающих комфортную температуру в доме. Нагрев в этом случае производится за счет тепла основных природных стихий — земли, воды и воздуха.

Альтернативные источники энергии открывают новые перспективы в решении любых вопросов, связанных с обустройством комфортной жизни. Сложность в том, что для обеспечения дома всем необходимым, потребуются большие инвестиции. Лучшим вариантом является применение возможностей альтернативной энергетики без отключения от общей сети газо-, водо- или электроснабжения. При таком подходе удается сэкономить семейный бюджет, окупить расходы на внедрение новой технологии в жизнь и обеспечить резервирование на случай форс-мажора.

Солнечная энергия: общие положения

Энергия окружает нас везде, а одним из главных ее источников является солнце и его излучение. Чтобы извлечь максимальную пользу от «огненного диска», можно использовать одно из следующих устройств:

  • Солнечные батареи. С помощью таких аппаратов удается получить электрический ток.
  • Солнечные коллекторы. Эти устройства предназначены для нагрева воды, которая впоследствии с помощью насосов подается в дом.

Существует ложное заблуждение, что применение энергии солнца возможно только в регионах с южным климатом, где преобладает теплая погода. На самом деле для получения электричества достаточно ярких лучей, а сезон не имеет значения. Практика показывает, что солнечные батареи хорошо справляются с обязанностями и зимой. Единственной разницей является объем выдаваемой энергии (летом он немного выше).

Как определить, что применение солнца в качестве альтернативного источника энергии будет актуально? Здесь стоит ориентироваться на количество солнечных дней в году. Чем их больше — тем лучше.

Солнечные батареи

Солнечные батареи

Установка такого устройства позволяет раз и навсегда решить вопрос с электричеством для дома, забыв о незапланированных отключениях, ненормированном уровне напряжения, а также необходимости оплачивать крупные суммы за израсходованные киловатты. В основе устройства лежат фотоэлектрические преобразователи, которые производятся с применением специальных минералов. Последние активируются под действием лучей солнца и вырабатывают электричество.

Если главной задачей стоит энергоснабжение частого дома, достаточно фотопреобразователей кремниевого типа. Конструктивно они бывают двух видов:

  1. Монокристаллические. В этом случае применяется один кристалл. К преимуществам такого преобразователя стоит отнести достойный КПД (13-25%), а также повышенный ресурс. Минус в том, что стоимость таких изделий достаточно высока.
  2. Поликристаллические — более доступные по цене преобразователи, в основе которых лежит большое число кристаллов. Из недостатков стоит выделить более низкий КПД (на уровне 9-15%), а также частые поломки.

Как самостоятельно сделать солнечную батарею?

Для самостоятельной сборки альтернативного источника энергии потребуется несколько кремниевых фотоэлементов, которые можно заказать в Китае по доступной цене. Общее число приобретаемых элементов зависит от необходимой мощности (в среднем 5-7 кВт).

Далее алгоритм действий следующий:

  1. Используйте металлические уголки или планки из дерева для сборки каркаса. После монтируйте подложку, которая может быть двух видов:
  • Прозрачная (здесь стоит использовать органическое или обычное стекло). Такой вариант подходит для случаев, когда батарея устанавливается на окне.
  • Непрозрачная — обложка, в качестве которой может применять лист фанеры, выкрашенный сверху в белый цвет. Этот способ актуален для монтажа альтернативного источника на крыше дома.
  1. Объедините все элементы в одну цепь с помощью паяльника. Схема соединения — параллельно. Если проводники уже припаяны к пластинкам, это только плюс, но затраты на покупку таких изделий будут выше. В противном случае сделайте работу своими руками.
  2. Обеспечьте герметичность готовой солнечной батареи. Для решения этой задачи подойдет эпоксидная смола или специальная EVA-пленка. При выполнении работы следите, чтобы на поверхности отсутствовали прослойки воздуха. В противном случае на этих участках производительность батареи будет снижена. Если такие пузырьки были обнаружены в процессе осмотра, сразу выгоните их.

Если солнечная батарея устанавливается на крыше, а в качестве подложки применяется фанера, окрашивание поверхности в белый цвет обязательно. Это необходимо для защиты кремниевых элементов от перегрева. Здесь все просто. Температурный диапазон рабочих устройств составляет от -40 до +50  градусов Цельсия. Выход из этих границ приводит к быстрой поломке дорогостоящих деталей. В сильную жару поверхность может нагреться выше +50 градусов Цельсия, что несет риск для кремниевой пластины. Белый цвет защищает от солнечных лучей и не дает перегреваться поверхности.

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Альтернативные источники энергии отлично справляются с нагревом воздуха или воды для дома. Здесь пригодятся солнечные коллекторы, в которых теплая жидкость может направляться в узел отопления или кран. Для центральной системы подогрева такой вариант не подойдет, а вот для создания теплых полов в самый раз. Эта рекомендация обусловлена небольшой температурой воды на выходе.

Главной задачей при обустройстве системы является возможность резервирования — перехода на другой источник тепла (котел или бойлер). Такая предусмотрительность позволит избежать проблем при ухудшении погодных условий.

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы выпускаются трех типов. Рассмотрим каждый из них более подробно:

  1. Пластиковые (плоские) — коллекторы, которые состоят из двух панелей (прозрачной и черной), объединенных  в одном корпусе. Между ними установлен медный трубопровод, изгибающийся в виде «змеи» для покрытия максимальной площади. Нижняя (черная) панель нагревается под действием солнечных лучей, после чего тепло передается на медные трубки.
    1. Единственным преимуществом конструкции является простота исполнения, но ее эффективность находится на низком уровне. Альтернативный источник тепла подойдет для нагрева воды в душе или бассейне. В последнем случае жидкость прогоняется по замкнутому циклу с помощью насоса.
    2. Недостатком конструкции является низкая производительность, ведь для нагрева большого объема воды требуется время и несколько устройств.
  2. Воздушные — наиболее дефицитные в России коллекторы. Устройство отличаются простотой исполнения и эффективностью. Недостаток в том, что для установки и настройки потребуется много места. Конструктивно воздушный тип аппарата похож на плоский коллектор, ведь здесь также присутствует прозрачная и черная панели. Разница в том, что они греют не воду, а воздух, который с помощью вентилятора направляется в дом. На первый взгляд такая конструкция кажется малоэффективной, но с ее помощью можно в течение года прогревать небольшое помещение. Для этого достаточно одного альтернативного источника энергии — солнца. Устройство может использоваться для нагрева сараев с животными, дачного домика или гаража.
  3. Трубчатые — коллекторы, которые состоят из группы трубок (коаксиальных или вакуумных). Через них протекает вода, которая прогревается и подается в дом. Обязательный компонент конструкции — накопительная тара, где и происходит нагрев воды.
    1. Одним из элементов системы является насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости. Его также можно запитать от солнечных батарей. Недостаток системы заключается в необходимости покупки цельной конструкции, ведь сделать ее своими руками не получится. Купить устройство также не всегда удается из-за слишком большой цены. Из преимуществ стоит выделить эффективность и возможность обогрева всего дома.

Солнце — альтернативный источник энергии, который при правильном применении способен на чудеса. С его помощью удается получить электричество и тепло. Остается только подобрать оборудование и реализовать задуманное.

Энергия ветра и ветрогенераторы

Энергия ветра и ветрогенераторы

Еще одним возобновляемым источником является ветер, который присутствует практически всегда. Периоды полного штиля бывают, но очень редко. Интересно, что сила ветра использовалась еще нашими предками — например, в тех же мельницах для изготовления муки. На современном этапе этот альтернативный источник энергии можно применять для получения электричества. Чтобы покрыть потребности дома, потребуется:

  • Генератор с закрепленными на нем лопастями.
  • Вышка, которая монтируется в специальном месте (где в большей степени преобладает ветряная погода).
  • Накопительная АКБ, а также система передачи электрической энергии.

Схема обеспечения дома энергией от ветрогенератора:

Схема обеспечения дома энергией от ветрогенератора

Как самостоятельно сделать ветрогенератор?

Сначала строится вышка, для чего может применяться любой материал (дерево, металл, кирпич и прочий). На следующем этапе стоит приобрести аккумулятор, после чего приступить к подготовке генератора. Последний также можно приобрести, но при наличии под рукой старого двигателя его несложно сделать самостоятельно. «Исходный материал» для переделки можно взять со стиральной машинки, дрели или других устройств. Также потребуется эпоксидная смола, магниты (желательно неодимового типа), а также токарный станок.

Далее действуйте так:

  1. Делайте разметку на роторе для последующего монтажа магнитов, которые должны быть равноудалены.
  2. Обточите ротор выбранного двигателя, создав таким способом специальные углубления. Проследите, чтобы днище выемки было слегка наклонено.
  3. В подготовленные места устанавливайте магниты с помощью жидких гвоздей, а после заливайте их эпоксидкой.
  4. Используйте наждачную бумагу для доведения поверхности до идеала.
  5. Крепите токосъемные щетки, после чего соберите и проверьте работоспособность ветрогенератора.

Преимущество таких установок заключается в повышенной эффективности. Недостаток в том, что итоговая мощность зависит от многих нюансов:

  • Правильности сборки генератора.
  • Скорости ветра.
  • Эффективности снятия разности потенциалов с помощью щеток.
  • Надежности контактов и прочих факторов.

Отопление с помощью тепловых насосов

В отличие от рассмотренных выше устройств, тепловые насосы применяют весь спектр альтернативных источников, а именно воду, воздух и землю (кроме солнца). Необходимое тепло можно получить даже в холодную погоду (хоть и в меньшем количестве). На практике этого достаточно для обогрева дома.

Главное преимущество тепловых насосов заключается в эффективности. Наиболее продвинутые аппараты, забирая всего 1кВт энергии, отдают до 5-6 кВт тепла.

Насосы оборудуются следующими элементами — тремя контурами (внутренний и два наружных), конденсатор, компрессор и испаритель. Принцип действия следующий:

  1. Вода проходит по первому контуру и отбирает тепло (у воздуха, земли или воды). На этом этапе удается достичь температуры 5-6 градусов Цельсия.
  2. Во втором (внутреннем контуре) присутствует другой теплоноситель, имеющий меньшую температуру кипения (0 градусов Цельсия). После нагрева происходит испарение жидкости, а получившийся пар направляется в компрессор. Там он повергается сжатию до максимального давления. В этот момент выделяется большой объем тепла, обеспечивающий прогрев рабочей жидкости до 35-65 градусов Цельсия.
  3. Полученное тепло передается жидкости в третьем контуре, выполняющем функцию отопления.
  4. Оставшиеся пары, температура которых постепенно снижается, конденсируются, а далее направляются в испаритель. После этого происходит повторение цикла.

Принцип работы теплового насоса

Возможности отопительного контура лучше использовать для создания теплых полов, что обусловлено оптимальным температурным режимом для решения подобной задачи. Если же применять радиаторы, потребуется большое число секций, что очень невыгодно.

Тонкости использования тепловой энергии

Если рассматривать альтернативные источники применительно к получению тепла, наибольшие сложности вызывает обустройство первого контура. Именно он берет на себя задачу сборки тепловой энергии. Для достижения наилучших результатов могут потребоваться большие площади.

Всего существует четыре типа контуров:

  1. Термальные поля. Их особенность заключается в закапывании труб на большую глубину, до которой земля не промерзает. Такая конструкция отличается эффективностью, но для ее реализации приходится провести большой комплекс земляных работ.
  2. Тепло из воздуха. Этот механизм известен, благодаря обычному кондиционеру, принцип действия которого очень похож. Интересно, что даже на морозе такие устройства способны «добывать» тепло. Главное, чтобы температура на улице была не ниже 15 градусов мороза.
  3. Трубы в воде. Особенность конструкции заключается в кольцевой форме исполнения и наличии внутри теплоносителя. Тип водоема не имеет значения. Это может быть озеро или речка. Главное — наличие достаточной глубины, чтобы исключить полное промерзание. Для повышения эффективности допускается применение насосов, которые будут выкачивать тепло из водоема. Для реализации такого замысла потребуется собрать систему из труб, привязать к ней груз и затопить. Единственным недостатком является риск случайного повреждения.
  4. Применение геотермальных температур. Принцип действия прост. Сначала пробуривается несколько скважин на определенную глубину, после чего в нее опускается контур с рабочей жидкостью. Этот вариант хорош тем, что здесь не нужно много места. Но имеется и недостаток. Бурение производится на большую глубину, а сегодня такие услуги предоставляются далеко не бесплатно.

Тепловые насосы имеют один общий минус — высокую стоимость и сложность сборки конструкции. В целях экономии некоторые работы можно сделать самостоятельно, без привлечения специалистов, но суммарные затраты все равно оказываются высокими. Преимущество — в долговечности готовой системы.

Применение биогазовых установок

Многие концентрируют внимание на использовании природных альтернативных источников. Но энергию можно получить и искусственным путем, например, с применением биогазовых установок. Эти устройства позволят «добыть» газ для дома из навоза — отходов жизнедеятельности кур, свиней и прочей домашней живности. С помощью специального аппарата удается получить определенный объем газа, который проходит очистку и может применяться по назначению (для приготовления пищи, питания котла и прочих нужд). Оставшиеся элементы после переработки используются в качестве удобрения.

Как это работает? После сбора фекалий и складывания их в определенном месте запускается процесс брожения. Чтобы получить необходимый газ, подойдут отходы птицы или домашнего скота, но наиболее эффективным является последний вариант.

Чтобы ускорить процесс брожения, создается специальная среда, не подразумевающая доступа кислорода. Это значит, что отходы находятся в полностью герметичной емкости. Также для активизации процесса производится смешивание состава, для чего монтируются мешалки с электрическими приводами. В простейших устройствах управление может быть ручным.

Принцип работы биогазовой установки

Газ образовывается, благодаря двум типам бактерий:

  • Мезофильные (проявляются активность при 30-40 градусах Цельсия).
  • Термофильные — подключаются к процессу при достижении 42-53 градусов Цельсия.

Второй вариант бактерий более продуктивен. С одного литра площади исходного материала получается до 4-4,5 литров газа. Минус в том, что приходится поддерживать высокую температуру в установке, а это требует больших затрат.

Конструктивно биогазовый аппарат — это емкость с мешалкой. Самый простой вариант представляет собой бочку с крышкой и ручкой для перемешивания. Сверху делается вывод для подключения шланга. Именно по нему газ направляется в отдельную емкость. При таком варианте исполнения много газа не получить, но для приготовления пищи его будет достаточно.

Перспективы будут больше, если обустроить специальный бункер. Бывает двух типов:

  1. Подземный.
  2. Надземный.

Подземный бункер изготавливается с применением железобетона. Емкость делится на ряд отсеков, а стенки отделяются от земли с помощью теплоизоляции. Процесс переработки занимает 12-30 суток. Подача навоза происходит через специальный загрузочный бункер, а с другой стороны делается люк для выгрузки переработанной составляющей. Пятая часть полости остается свободной — именно здесь и собирается газ, который далее отводится через специальную трубку. Перед подачей потребителю природное горючее очищается путем прохода через гидрозатвор с водой.

Применение альтернативных источников энергии — отличный способ обеспечить все необходимое для комфортного проживания в своем доме. Главная сложность заключается в поиске денег для первоначальных инвестиций и желание воплотить замысел.

Ваша оценка данной статье:
Также советуем прочитать
Комментарии
нет комментариев
Оставить комментарий
Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Отправить комментарий

Уведомлять меня о новых комментариях к этой статье