Альтернативна енергія для приватного будинку

Для власників приватних будинків є можливість значно зменшити рахунки за комунальні послуги або взагалі не користуватися послугами постачальників тепла, електроенергії і газу. Можна навіть забезпечити чимале господарство, а при бажанні і продавати надлишки. Це реально і деякими вже зроблено. Для цього використовують альтернативні джерела енергії.

Альтернативні джерела енергії можуть забезпечити всі потреби

Звідки можна отримувати енергію і в якому вигляді

Насправді енергія, в тому чи іншому вигляді, в природі є практично скрізь - сонце, вітер, вода, земля - ​​скрізь є енергія. Основне завдання - витягти її звідти. Цим людство займається вже не одну сотню років і досягло непоганих результатів. На сьогоднішній момент альтернативні джерела енергії можуть забезпечити будинок теплом, електроенергією, газом, теплою водою. Причому альтернативна енергетика не вимагає якихось понад навичок або понад знань. Все можна зробити для свого будинку своїми руками. Отже, що можна зробити:

• Використовувати сонячну енергію для отримання електричної енергії або для підігріву води - для ГВП або низькотемпературного опалення (сонячні батареї і колектори).
• Перетворювати енергію вітру в електрику (вітрогенератори).
• За допомогою теплових насосів опалювати будинок, відбираючи тепло у повітря, землі, води (теплові насоси).
• Отримувати газ з відходів життєдіяльності домашніх тварин і птиці (біогазові установки).
  

  Альтернативна енергетика - спосіб самостійно забезпечити власні потреби

Всі альтернативні джерела енергії здатні повністю забезпечити потреби людини, але для цього потрібні дуже великі капіталовкладення або / і занадто великі площі. Тому розумніше робити комбіновану систему: отримувати енергію від альтернативних джерел, а при нестачі «добирати» з централізованих мереж.

Використання сонячної енергії

Один з найпотужніших альтернативних джерел енергії для будинку - сонячне випромінювання. Для перетворення сонячної енергії є два типи установок:

• сонячні батареї виробляють електричний струм;
• сонячні колектори гріють воду.
  

  Від сонячної енергії можна гріти воду або отримувати електричний струм

Не варто думати що працюють установки тільки не півдні і тільки влітку. Добре вони працюють і взимку. У ясну погоду при випав снігу вироблення енергії тільки трохи нижче річної. Якщо у вашому регіоні велика кількість ясних днів, використовувати подібну технологію можна.

Сонячні батареї

Сонячні батареї збирають з фотоелектричних перетворювачів, які виготовляють на базі мінералів, які під дією сонячного світла випускають електрони - виробляють електричний струм. Для приватного застосування використовуються кремнієві фотоперетворювачі. За своєю структурою вони бувають монокристаллическими (зроблені з одного кристала) і полікристалічний (багато кристалів). Монокристалічні мають більш високий ККД (13-25% в залежності від якості) і більш тривалий термін служби, але коштують дорожче. Полікристалічні виробляють менше електроенергії (9-15%) і швидше виходять з ладу, але мають більш низьку ціну.

Це полікристалічний фотоперетворювач. Звертатися з ними треба акуратно - вони дуже тендітні (монокристалічні теж, але не в такій мірі)

Збірка сонячної батареї своїми руками нескладна. Спочатку треба придбати деяку кількість кремнієвих фотоелементів (кількість залежить від необхідної потужності). Найчастіше їх купують на китайських торгових майданчиках типу АліЕкспресс. Потім порядок дій простий:

• Зробити каркас (з дерев'яних планок або металевих куточків). Встановити на нього підкладку. Прозору - скло, оргскло (монолітний полікарбонат) - якщо сонячна батарея буде висіти на вікні, і непрозору (фанера, пофарбована в білий колір), якщо встановлювати батарею будете не даху.
• За допомогою алюмінієвих провідників з'єднати елементи в одну батарею (паралельно). Провідники можуть бути відразу припаяні до пластин (коштують трохи дорожче) або доведеться купувати окремо і потім паяти самостійно.
• Готову батарею треба загерметизувати. Заливають її епоксидною смолою або проклеюють спеціальною плівкою EVA. При герметизації необхідно стежити щоб не було порожнеч - повітряних бульбашок. Вони дуже сильно знижують продуктивність батареї, тому виганяємо їх ретельно.
  

  Це вже готова сонячна батарея

Кілька слів про те, чому підкладку для сонячної панелі (батареї) треба фарбувати в білий колір. Робочий діапазон температур кремнієвих пластин від - 40 ° C до + 50 ° C. Робота при більш високих або низьких температурах призводить до швидкого виходу елементів з ладу. На даху, влітку, в закритому об'ємі, температура може бути набагато вище + 50 ° C. Тому і необхідний білий колір - щоб не перегріти кремній.

сонячні колектори

За допомогою сонячних колекторів можна нагрівати воду або повітря. Куди направляти нагріту сонцем воду - в крани для гарячого водопостачання або в систему опалення - вибираєте ви самі. Тільки опалення буде низькотемпературних - для теплої підлоги, то що потрібно. Але для того, щоб температура в будинку не залежала від погоди, систему потрібно зробити резервованій, щоб при необхідності підключався інше джерело тепла або котел переходив на інше джерело енергії.

Найбільш поширені трубчасті сонячні колектори

Сонячні колектори є трьох видів: плоскі, трубчасті і повітряні. Найбільш поширені - трубчасті, а й інші теж мають право на існування.

плоскі пластикові

Дві панелі - чорна і прозора - з'єднані в один корпус. Між ними розташований мідний трубопровід у вигляді змійки. Від сонця нижня темна панель нагрівається. від неї гріється мідь, а від неї - проходить по лабіринту вода. Такий спосіб використання альтернативних джерел енергії не найефективніший, але привабливий тим, що він дуже простий у виконанні. Таким чином можна нагрівати воду в басейні. Треба буде тільки зациклити її подачу (за допомогою циркуляційного насоса). Точно також можна підігрівати воду в ємності для літнього душа або використовувати її для побутових потреб. Недолік подібних установок - низька ефективність і продуктивність. Щоб нагріти великий обсяг води, потрібно або багато часу, або велика кількість плоских колекторів.

Плоский сонячний колектор

трубчасті колектори

Це скляні трубки - вакуумні або коаксіальні - по яких протікає вода. Спеціальна система дозволяє по максимуму концентрувати в трубках тепло, яке передається протікає через них воді.

Трубчасті колектори можуть бути вакуумними і пір'яними

В системі обов'язково є накопичувальна ємність, в якій вода і гріється. Циркуляція води в системі забезпечується насосом. Такі системи самостійно не зробити - скляні трубки зробити своїми руками проблематично і це - головний недолік. Разом з високою ціною він стримує широке впровадження цього джерела енергії для дому. А сама система дуже ефективна, на «ура» справляється з нагріванням води для ГВС і вносить пристойний внесок в опалення.

Схема організації опалення та ГВП за рахунок альтернативних джерел енергії - з використанням сонячних колекторів

повітряні колектори

У нашій країні вони зустрічаються дуже рідко і дарма. Вони прості, їх легко можна зробити своїми руками. Єдиний мінус - потрібна велика площа: можуть займати всю південну (східну, південно-східну) стіну. Система дуже схожа на плоскі колектори - чорна нижня панель, прозора верхня, але гріють вони безпосередньо повітря, який примусово (вентилятором) або природним шляхом прямує в приміщення. Незважаючи на нібито несерйозність, таким способом можна протягом світлового дня гріти невеликі приміщення, в тому числі і технічні або підсобні: гаражі, дачі, сараї для живності.

Пристрій возушного колектора

Такий альтернативний джерело енергії як сонце, дарує нам своє тепло, але більша його частина йде «в нікуди». Зловити невелику її частку і використовувати для особистих потреб - ось завдання, яке вирішують всі ці пристосування.

Вітрогенератори

Альтернативні джерела енергії хороші тим, що вони здебільшого ставляться до відновлюваних ресурсів. Самий вічний, напевно, вітер. Поки є атмосфера і сонце, вітер теж є. Може якийсь нетривалий період повітря і буде нерухомим, але дуже недовго. Наші предки використовували енергію вітру в млинах, а сучасна людина перетворює її в електрику. Все що для цього потрібно:

• вишка, встановлена ​​в вітряному місці;
• генератор з приробленими до нього лопатями;
• накопичувальної батареї і системи розподілу електричного струму.

Вишка будується будь-яка, з будь-якого матеріалу. Накопичувальна батарея - акумулятор, тут нічого не придумаєш, а куди подавати електрику - ваш вибір. Залишається тільки зробити генератор. Його теж можна купити вже готовим, але цілком можна зробити з двигуна від побутової техніки - пральної машини, шуруповерта і т.п. Потрібні будуть неодимові магніти і епоксидної смоли, токарний верстат.

Схема забезпечення приватного будинку електрикою за рахунок альтернативних джерел енергії (вітрогенератор і сонячні батареї)

На роторі мотора розмічаємо місця під установку магнітів. Вони повинні знаходиться на рівній відстані один від одного. Ротор обраного мотора обточуємо, формуючи «посадочні місця». Дно виїмки повинно мати невеликий нахил, щоб поверхня магніту була нахилена. У виточені місця на рідкі цвяхи приклеюються магніти, заливаються епоксидною смолою. Поверхня потім наждачним папером доводиться до гладкості. Далі треба приробити щітки, які будуть знімати струм. І все, можна збирати і запускати вітрогенератор.

Такі установки досить ефективні, але їх потужність залежить від багатьох чинників: інтенсивності вітру, того, наскільки правильно зроблений генератор, наскільки ефективно знімається різниця потенціалу щітками, від надійності електричних з'єднань і т.п.

Теплові насоси для опалення будинку

Теплові насоси використовують всі наявні в наявності альтернативні джерела енергії. Вони відбирають тепло у води, повітря, грунту. У невеликих кількостях це тепло є там навіть взимку, ось його і збирає тепловий насос і перенаправляє на обігрів будинку.

Теплові насоси також використовують альтернативні джерела енергії - тепло землі, води і повітря

Принцип роботи

Чим же так привабливі теплові насоси? Тим, що витративши 1 кВт енергії на її перекачування, в найгіршому варіанті ви отримаєте 1,5 кВт тепла, а найвдаліші реалізації можуть дати до 4-6 кВт. І це ніяк не суперечить закону збереження енергії, адже витрачається енергія не на отримання тепла, а не його перекачування. Так що ніяких нестиковок.

Схема теплового насоса для використання альтернативних джерел енергії

У теплових насосів є три робочих контуру: два зовнішніх і вони внутрішній, а також випарник, компресор і конденсатор. Працює схема так:

• У першому контурі циркулює теплоносій, який відбирає тепло у низькопотенційних джерел. Він може бути опущений в воду, закопаний в землю, а може відбирати тепло у повітря. Найвища температура, яка досягається в цьому контурі - близько 6 ° C.
• У внутрішньому контурі циркулює теплоносій з дуже низькою температурою кипіння (зазвичай 0 ° C). Нагрівшись, холодоагент випаровується, пара потрапляє в компресор, де стискається до високого тиску. При стисненні виділяється тепло, пари холодоагенту розігріваються до температури в середньому від + 35 ° C до + 65 ° C.
• В конденсаторі тепло передається теплоносію з третього - опалювального - контуру. Остигаючі пари конденсуються, потім далі потрапляють в випарник. І далі цикл повторюється.

Опалювальний контур найкраще робити в вигляді теплої підлоги. Температури для цього самі відповідні. Для радіаторної системи буде потрібно занадто велике число секцій, що негарно і невигідно.

Альтернативні джерела теплової енергії: звідки і як брати тепло

Але найбільші складнощі викликає пристрій першого зовнішнього контуру, який збирає тепло. Так як джерела низько потенційного (тепла у низ мало), то для збору його в достатній кількості потрібні великі площі. Є чотири види контурів:

• Кільцями укладені в воді труби з теплоносієм. Водоймище може бути будь-яким - річка, ставок, озеро. Головна умова - він не повинен промерзати наскрізь навіть у найлютіші морози. Більш ефективно працюють насоси, викачують тепло з річки, в стоячій воді тепла передається набагато менше. Таке джерело тепла реалізується найпростіше - закинути труби, прив'язати вантаж. Тільки велика ймовірність випадкового пошкодження.
  

  У воді зробити термальне поле найпростіше

• Термальні поля з закопаними нижче глибини промерзання трубами. В цьому випадку недолік один - великі обсяги земляних робіт. Доводиться знімати грунт на великій площі, та ще на солідну глибину.
  

  Великий обсяг земляних робіт

• Використання геотермальних температур. Бурят кілька свердловин великої глибини, в них опускають контуру з теплоносієм. Чим хороший цей варіант - мало місця вимагає, але не скрізь є можливість бурити на великі глибини, та й послуги бурових коштують чимало. Можна, правда, зробити бурову установку самостійно, але робота все одно нелегка.
  

  З свердловинами потрібно менше місця

• Витяг тепла з повітря. Так працюють кондиціонери з можливістю обігріву - відбирають тепло у «забортного» повітря. Навіть при мінусовій температурі такі агрегати працюють, правда при не дуже «глибокому» мінусі - до -15 ° C. Щоб робота була інтенсивніше, можна використовувати тепло від вентиляційних шахт. Закинути туди кілька перти з теплоносієм і качати звідти тепло.
  

  Найбільш компактні, але і самі нестабільні теплові насоси, що відбирають тепло у повітря

Основний недолік теплових насосів - висока ціна самого насоса, та й монтаж полів збору тепла обходиться недешево. На цій справі можна заощадити, зробивши насос самостійно і також своїми руками уклавши контуру, але сума все одно залишиться чималою. Плюс в тому, що опалення буде недорогим а діяти система буде довго.

Відходи в доходи: біогазові установки

Всі альтернативні джерела енергії мають природне походження, але отримувати подвійну вигоду можна тільки від біогазових установок. У них переробляються відходи життєдіяльності домашніх тварин і птиці. В результаті виходить деякий обсяг газу, який після очищення і осушення можна використовувати за прямим призначенням. Решта перероблені відходи можна продати або використати на полях для підвищення врожайності - виходить дуже ефективне і безпечне добриво.

З гною теж можна отримувати енергію, тільки не в чистому вигляді, а у вигляді газу

Коротко про технології

Освіта газу відбувається при бродінні, і беруть участь в цьому бактерії, що живуть в гної. Для вироблення біогазу підходять відходи будь-якого худоби і птиці, але оптимальний гній ВРХ. Його навіть додають до решти відходів для «закваски» - в ньому містяться саме потрібні для переробки бактерії.

Для створення оптимальних умов необхідна анаеробна п'ятниця - бродіння повинне проходити без доступу кисню. Тому ефективні біореактори - закриті ємності. Щоб процес йшов активніше, необхідно регулярне перемішування маси. У промислових установках для цього встановлюються мішалки з електроприводами, в саморобних біогазових установках це зазвичай механічні пристрої - від найпростішої палиці до механічних мішалок, які «працюють» від сили рук.

Принципова схема біогазових установок

В процесі утворення газу з гною беруть участь два типи бактерій: мезофільні і термофільні. Мезофільні активні при температурі від + 30 ° C до + 40 ° C, термофільні - при + 42 ° C до + 53 ° C. Більш ефективно працюють термофільні бактерії. За ідеальних умов вироблення газу з 1 літра корисної площі може досягати 4-4,5 літрів газу. Але підтримувати в установці температуру в 50 ° C дуже непросто і витратно, хоча витрати себе виправдовують.

Трохи про конструкції

Найпростіша біогазова установка - це бочка з кришкою і мішалкою. У кришці зроблено висновок для підключення шланга, по якому газ надходить в резервуар. Від такого обсягу багато газу не отримаєте, але на одну-дві газові пальники його вистачить.

Серйозніші обсяги можна отримати від підземного або надземного бункера. Якщо мова про підземному бункері, то його роблять із залізобетону. Стінки від грунту відокремлюють шаром теплоізоляції, саму ємність можна розділити на кілька відсіків, в яких буде відбуватися переробка зі зсувом у часі. Так як працюють в таких умовах зазвичай мезофільні культури, весь процес займає від 12 до 30 днів (термофільні переробляють за 3 дні), тому зрушення за часом бажаний.

Схема бункерній біогазової установки

Гній надходить через бункер завантаження, з протилежного боку роблять люк вивантаження, звідки відбирають перероблене сировину. Заповнюється бункер біосуміші в повному обсязі - близько 15-20% простору залишається вільним - тут накопичується газ. Для його відводу в кришку вбудовується трубка, другий кінець якої опускається в гідрозатвор - ємність частково заповнену водою. Таким чином газ осушується - у верхній частині збирається вже очищений, він відводиться за допомогою іншої трубки та вже може вдавитися до споживача.

Використовувати альтернативні джерела енергії може кожен. Власникам квартир здійснити це складніше, а ось в приватному будинку можна хоч все ідеї реалізувати. Є вже навіть реальні приклади того. Люди забезпечують повністю потреби свої та чималого господарства.