Альтернативные источники энергии для дома

Для владельцев частных домов есть возможность значительно уменьшить счета за коммунальные услуги или вообще не пользоваться услугами поставщиков тепла, электроэнергии и газа. Можно даже обеспечить немалое хозяйство, а при желании и продавать излишки. Это реально и некоторыми уже проделано. Для этого используют альтернативные источники энергии. 

Альтернативные источники энергии могут обеспечить все потребности

Содержание статьи

• 1 Откуда можно получать энергию и в каком виде
• 2 Использование солнечной энергии
  • 2.1 Солнечные батареи
  • 2.2 Солнечные коллекторы
    • 2.2.1 Плоские пластиковые
    • 2.2.2 Трубчатые коллекторы
    • 2.2.3 Воздушные коллекторы
• 3 Ветрогенераторы
• 4 Тепловые насосы для отопления дома
  • 4.1 Принцип работы
  • 4.2 Альтернативные источники тепловой энергии: откуда и как брать тепло
• 5 Отходы в доходы: биогазовые установки 
  • 5. 1 Коротко о технологии
  • 5.2 Немного о конструкциях

Откуда можно получать энергию и в каком виде

На самом деле энергия, в том или ином виде, в природе есть практически везде — солнце, ветер, вода, земля — везде есть энергия. Основная задача — извлечь ее оттуда. Этим человечество занимается уже не одну сотню лет и достигло неплохих результатов. На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем альтернативная энергетика не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Итак, что можно сделать:

Все альтернативные источники энергии способны полностью обеспечить потребности человека, но для этого требуются слишком большие капиталовложения или/и слишком большие площади. Потому разумнее делать комбинированную систему: получать энергию от альтернативных источников, а при недостатке «добирать» из централизованных сетей.

Использование солнечной энергии

Один из самых мощных альтернативных источников энергии для дома — солнечное излучение. Для преобразования солнечной энергии есть два типа установок:

Не стоит думать что работают установки только не юге и только летом. Хорошо они работают и зимой. В ясную погоду при выпавшем снеге выработка энергии только немного ниже летней. Если в вашем регионе большое количество ясных дней, использовать подобную технологию можно.

Солнечные батареи

Солнечные батареи собирают из фотоэлектрических преобразователей, которые изготавливают на базе минералов, которые под действием солнечного света испускают электроны — вырабатывают электрический ток. Для частного применения используются кремниевые фотопреобразователи. По своей структуре они бывают монокристаллическими (сделаны из одного кристалла) и поликристаллическими (много кристаллов). Монокристаллические имеют более высокий КПД (13-25% в зависимости от качества)  и более продолжительный срок службы, но стоят дороже. Поликристаллические вырабатывают меньше электроэнергии (9-15%) и быстрее выходят из строя, но имеют более низкую цену.

Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращаться с ними надо аккуратно — они очень хрупкие (монокристаллические тоже, но не в такой степени)

Сборка солнечной батареи своими руками несложна. Сначала надо приобрести некоторое количество кремниевых фотоэлементов (количество зависит от требуемой мощности). Чаще всего их покупают на китайских торговых площадках типа АлиЭкспресс. Затем порядок действий прост:

Солнечные коллекторы

При помощи солнечных коллекторов можно нагревать воду или воздух. Куда направлять нагретую солнцем воду — в краны для горячего водоснабжения или в систему отопления — выбираете вы сами. Только отопление будет низкотемпературным — для теплого пола, то что требуется. Но для того, чтобы температура в доме не зависела от погоды, систему требуется сделать резервируемой, чтобы при необходимости подключался другой источник тепла или котел переходил на другой источник энергии.

Наиболее распространенные трубчатые солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы есть трех видов: плоские, трубчатые и воздушные. Наиболее распространенные — трубчатые, но и другие тоже имеют право на существование.

Плоские пластиковые

Две панели — черная и прозрачная — соединены в один корпус. Между ними расположен медный трубопровод в виде змейки. От солнца нижняя темная панель нагревается. от нее греется медь, а от нее — проходящая по лабиринту вода. Такой способ использования альтернативных источников энергии не самый эффективный, но привлекателен тем, что он очень прост в исполнении. Таким образом можно нагревать воду в бассейне. Надо будет только зациклить ее подачу (при помощи циркуляционного насоса). Точно также можно подогревать воду в емкости для летнего душа или использовать ее для бытовых нужд. Недостаток подобных установок — низкая эффективность и производительность. Чтобы нагреть большой объем воды, нужно или много времени, или большое количество плоских коллекторов.

Плоский солнечный коллектор

Трубчатые коллекторы

Это стеклянные трубки — вакуумные или коаксиальные — по которым протекает вода. Специальная система позволяет по максимуму концентрировать в трубках тепло, которое передается протекающей через них воде.

Трубчатые коллекторы могут быть вакуумными и перьевыми

В системе обязательно есть накопительная емкость, в которой вода и греется. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом. Такие системы самостоятельно не сделать — стеклянные трубки сделать своими руками проблематично и это — главный недостаток. Вместе с высокой ценой он сдерживает широкое внедрение этого источника энергии для дома. А сама система очень эффективна, на «ура» справляется с нагревом воды для ГВС и вносит приличный вклад в отопление.

Схема организации отопления и ГВС за счет альтернативных источников энергии — с использованием солнечных коллекторов

Воздушные коллекторы

В нашей стране они встречаются очень редко и зря. Они просты, их легко можно сделать своими руками. Единственный минус — требуется большая площадь: могут занимать всю южную (восточную, юго-восточную) стену. Система очень похожа на плоские коллекторы — черная нижняя панель, прозрачная верхняя, но греют они напрямую воздух, который принудительно (вентилятором) или естественным путем направляется в помещение. Несмотря на кажущуюся несерьезность, таким способом можно на протяжении светового дня греть небольшие помещения, в том числе и технические или подсобные: гаражи, дачи, сараи для живности.

Устройство возушного коллектора

Такой альтернативный источник энергии как солнце, дарит нам свое тепло, но большая его часть уходит «в никуда». Словить небольшую ее долю и использовать для личных нужд — вот задача, которую решают все эти приспособления.

Ветрогенераторы

Альтернативные источники энергии хороши тем, что они по большей части относятся к возобновляемым ресурсам. Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, ветер тоже есть. Может какой-то непродолжительный период воздух и будет неподвижным, но очень недолго. Наши предки использовали энергию ветра в мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество. Все что для этого требуется:

• вышка, установленная в ветреном месте;
• генератор с приделанными к нему лопастями;
• накопительной батареи и системы распределения электрического тока.

Вышка строится любая, из любого материала. Накопительная батарея — аккумулятор, тут ничего не придумаешь, а куда подавать электричество — ваш выбор. Остается только сделать генератор. Его тоже можно купить уже готовым, но вполне можно сделать из двигателя от бытовой техники — стиральной машины, шуруповерта и т.п. Нужны будут неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.

Схема обеспечения частного дома электричеством за счет альтернативных источников энергии (ветрогенератор и солнечные батареи)

На роторе мотора размечаем места под установку магнитов. Они должны находится на равном расстоянии друг от друга. Ротор выбранного мотора обтачиваем, формируя «посадочные места». Дно выемки должно иметь небольшой наклон, чтобы поверхность магнита была наклонена. В выточенные места на жидкие гвозди приклеиваются магниты, заливаются эпоксидной смолой. Поверхность затем наждачной бумагой доводится до гладкости. Далее надо приделать щетки, которые будут снимать ток. И все, можно собирать и запускать ветрогенератор.

Такие установки довольно эффективны, но их мощность зависит от многих факторов: интенсивности ветра, того, насколько правильно сделан генератор, насколько эффективно снимается разность потенциала щетками, от надежности электрических соединений и т.п.

Тепловые насосы для отопления дома

Тепловые насосы используют все имеющиеся в наличии альтернативные источники энергии. Они отбирают тепло у воды, воздуха, грунта. В небольших количествах это тепло есть там даже зимой, вот его и собирает тепловой насос и перенаправляет на обогрев дома.

Тепловые насосы также используют альтернативные источники энергии — тепло земли, воды и воздуха

Принцип работы

Чем же так привлекательны тепловые насосы? Тем, что затратив 1 кВт энергии на ее перекачку, в самом плохом варианте вы получите 1,5 кВт тепла, а самые удачные реализации могут дать до 4-6 кВт.

И это никак не противоречит закону сохранения энергии, ведь расходуется энергия не на получение тепла, а не его перекачивание. Так что никаких нестыковок.

Схема теплового насоса для использования альтернативных источников энергии

У тепловых насосов есть три рабочих контура: два наружных и они внутренний, а также испаритель, компрессор и конденсатор. Работает схема так:

• В первом контуре циркулирует теплоноситель, который отбирает тепло у низкопотенциальных источников. Он может быть опущен в воду, закопан в землю, а может отбирать тепло у воздуха. Самая высокая температура, которая достигается в этом контуре — около 6°C.
• Во внутреннем контуре циркулирует теплоноситель с очень низкой температурой кипения (обычно 0°C). Нагревшись, хладагент испаряется, пар попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления. При сжатии выделяется тепло, пары хладагента разогреваются до температуры в среднем от +35°C до +65°C.
• В конденсаторе тепло передается теплоносителю из третьего — отопительного — контура. Остывающие пары конденсируются, затем дальше попадают в испаритель. И далее цикл повторяется.

Отопительный контур лучше всего делать в виде теплого пола. Температуры для этого самые подходящие. Для радиаторной системы потребуется слишком большое число секций, что некрасиво и невыгодно.

Альтернативные источники тепловой энергии: откуда и как брать тепло

Но самые большие сложности вызывает устройство первого внешнего контура, который собирает тепло. Так как источники низкопотенциальные (тепла у низ мало), то для сбора его в достаточном количестве требуются большие площади. Есть четыре вида контуров:

• Кольцами уложенные в воде трубы с теплоносителем. Водоем может быть любым — река, пруд, озеро. Главное условие — он не должен промерзать насквозь даже в самые сильные морозы. Более эффективно работают насосы, выкачивающие тепло из речки, в стоячей воде тепла передается намного меньше. Такой источник тепла реализуется проще всего — закинуть трубы, привязать груз. Только велика вероятность случайного повреждения.

  В воде сделать термальное поле проще всего

• Термальные поля с закопанными ниже глубины промерзания трубами. В этом случае недостаток один — большие объемы земляных работ. Приходится снимать грунт на большой площади, да еще на солидную глубину.

  Большой объем земляных работ

• Использование геотермальных температур. Бурят некоторое количество скважин большой глубины, в них опускают контура с теплоносителем. Чем хорош этот вариант — мало места требует, но не везде есть возможность бурить на большие глубины, да и услуги буровых стоят немало. Можно, правда, сделать буровую установку самостоятельно, но работа все равно нелегкая.
  Со скважинами требуется меньше места

• Извлечение тепла из воздуха. Так работают кондиционеры с возможностью обогрева — отбирают тепло у «забортного» воздуха. Даже при минусовой температуре такие агрегаты работают, правда при не очень «глубоком» минусе — до -15°C. Чтобы работа была интенсивнее, можно использовать тепло от вентиляционных шахт. Закинуть туда несколько переть с теплоносителем и качать оттуда тепло.

  Самые компактные, но и самые нестабильные тепловые насосы, отбирающие тепло у воздуха

Основной недостаток тепловых насосов — высокая цена самого насоса, да и монтаж полей сбора тепла обходится недешево. На этом деле можно сэкономить, сделав насос самостоятельно и также своими руками уложив контура, но сумма все равно останется немалой. Плюс в том, что отопление будет недорогим а действовать система будет долго.

Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.

Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа

Коротко о технологии

Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе.  Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.

Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

Принципиальная схема биогазовых установок

В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C. Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.

Немного о конструкциях

Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.

Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.

Схема бункерной биогазовой установки

 

Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью  — порядка 15-20%  пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.

Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.

Альтернативная энергия дома — 3 самых выгодных источника: как сделать своими руками

Стоимость электроэнергии в России постоянно растёт, например, в Иркутской области цена киловатта выросла в 3 раза за последние пять лет (с 0,38 до 1,11 р. за кВт). Это подвигает владельцев частных домов искать альтернативные источники энергии. В данной статье рассмотрим самые популярные решения: солнечные панели, тепловой насос и ветрогенератор.

Содержание

1. Как сделать солнечные панели
2. Принцип работы
3. Экономика получения энергии из солнца у себя дома
4. Изготовление и сборка корпуса для панелей
5. Сборка основных элементов
6. Окончательная сборка системы
7. Несколько важных правил
8. Изготовление теплового насоса
9. Принцип работы и типология
10. Важно знать
11. Экономика получения такой энергии
12. Как сделать ветрогенератор
13. Принцип работы
14. Классификация ветрогенераторов
15. Создание ветрового колеса
16. Изготовление мачты
17. Манипуляции с автомобильным генератором
18. Шаг №4: завершение сборки конструкции
19. Заключение

Как сделать солнечные панели

В некоторых европейских странах с помощью солнечных панелей обеспечивается электроэнергия для небольших населенных пунктов.

Принцип работы

Принцип работы данного источника энергии основан на способности фотоэлементов преобразовывать энергию солнечного света в электрическую. Такие устройства состоят из:

• Солнечных панелей. Представляют собой комплекс элементов, преобразующих поток электронов из поступающего солнечного света.
• Аккумуляторов. Обычно устанавливается несколько батарей, особенно если речь идёт о большом доме. В процессе эксплуатации можно добавить дополнительных аккумуляторов.
• Контроллеров. Такие устройства используются для обеспечения оптимальной зарядки аккумуляторов. Их функция заключается в предотвращении перегрева батарей в результате перезарядки.
• Инверторов. Предназначение этих приборов заключается в преобразовании электрического тока. АКБ генерируют ток с низким напряжением, поэтому возникает необходимость в его преобразовании с помощью инверторов. Для частного использования достаточно мощности 3-5 кВт.

В батареях, предназначенных для использования в частных домах, применяются кремниевые фотоэлементы. Существует две разновидности данных элементов:

• Поли-кристаллические. Весьма хрупкие, требуют максимально бережного обращения. Характеризуются низким КПД (10-15%), небольшим эксплуатационным периодом (до 20 лет). Единственное достоинство – дешевизна.

Наглядное отличие разновидностей фотоэлементов

• Моно-кристаллические. Характеризуются надежностью, прочностью, продолжительным сроком службы (при правильной эксплуатации до 50 лет) и высоким КПД (25-30%). Единственный недостаток – относительно высокая стоимость.

Схема работы солнечных панелей

Экономика получения энергии из солнца у себя дома

В большинстве регионов Российской Федерации (кроме Ленинградской области и ещё некоторых субъектов на северо-западе) количество солнечных дней преобладает над пасмурными. Поэтому использование солнечной энергии в таких регионах рационально. При затратах на оборудование среднестатистического частного дома (80 кв.м.) в 100 т.р. они окупаются за 1-2 года.

Отличительная особенность таких источников энергии заключается в том, что они не способны выдавать высокого напряжения. В среднем (зависит от конкретной модели) одна солнечная батарея выдаёт напряжение 18-21 В. Такого тока хватает для подзарядки аккумулятора на 12 вольт. Инвертор, АКБ и контроллер необходимо приобретать готовыми, ибо это довольно сложные с технической точки зрения приборы. Солнечные панели можно изготовить самостоятельно. Как сделать такой альтернативный источник энергии своими руками мы расскажем далее.

Изготовление и сборка корпуса для панелей

Примерно так должен выглядеть корпус

Для создания корпуса солнечной панели понадобятся следующие материалы:

• Бруски (размер произвольный, оптимальный 25х25 мм).
• Фанера (или подобный листовой материал, например, OSB).
• Оргстекло.
• Силикон.
• ДВП.

Из фанеры с помощью электролобзика (можно использовать ножовку, но лобзиком быстрее) вырезается днище корпуса. Размер выбирается, исходя из количества фотоэлементов и площади крыши.

Из брусков изготавливается рамка, в которую вставляются листы фанеры. По всему периметру конструкции с шагом 20-25 см сверлятся отверстия диаметром примерно 1 см. Они нужны для предотвращения перегрева конструкции при эксплуатации.

Сборка основных элементов

Из ДВП вырезается подложка по размеру корпуса, изготовленного ранее. После нарезки на листовом материале делаются вентиляционные отверстия с шагом 5-7 см. В конце корпус обрабатывается антисептиком (или специализированной пропиткой для дерева) и покрывается краской в два слоя. Такая мера нужна для предотвращения гниения древесины в результате постоянного воздействия ультрафиолетовых лучей и атмосферных осадков.

Фотоэлементы выкладываются на подложку из ДВП и производится распайка этих элементов последовательным соединением. Отдельные элементы соединяются в ряды, а затем несколько рядов объединяются в единую систему.

После спайки фотоэлементы необходимо перевернуть на другую сторону и зафиксировать силиконом. Затем с помощью мультиметра проверяется величина выходного напряжения. Оптимальное значение: 18-20 В.

Фотоэлементы в сборе

Следующий этап – тестирование. Собранные батареи подключаются на несколько дней. За этот промежуток проверяется их работоспособность. Убедившись в исправности системы, производится герметизация стыков.

Окончательная сборка системы

Первым делом все провода выводятся наружу, чтобы их можно было подключить к приборам. Из оргстекла (можно использовать обычный стеклорез) вырезается крышка. Она закрепляется к краям корпуса саморезами по металлу (у них шляпка больше, что обеспечивает большую прочность конструкции).

Солнечные элементы можно заменить на цепь из диодов типа Д223Б. Солнечная панель, с 36-ю такими диодами обеспечит напряжение около 12В. Перед сборкой конструкции необходимо удалить краску с диодов, замочив их в ацетоне. Далее размещается на пластиковой панели и производится распайка. Собранная конструкция помещается в прозрачный кожух, стыки обрабатываются герметиком.

Если мансардные перекрытия достаточно прочные, можно целиком покрыть крышу солнечными панелями.

Несколько важных правил

Чтобы обеспечить работоспособность изготовленной системы, учитывайте следующие параметры:

• Солнечные батареи нельзя располагать в тени (от деревьев или построек), в противном случае она не будет оптимально функционировать. Учитывайте это при составлении чертежа.
• Для обеспечения максимального КПД установки, фотоэлементы должны быть направлены в сторону солнца. Исходя из этого, в северном полушарии батареи необходимо направлять на юг, в южном полушарии на север.
• Панель желательно размещать под углом, равным географической широте. В таком случае солнечные лучи будут попадать на панели под оптимальным углом.
• Все элементы конструкции необходимо периодически чистить.

Оптимальное размещение пластин – на скатной крыше дома

Изготовление теплового насоса

Тепловые насосы обеспечивают отопление и горячую воду, используя грунт, воду и даже воздух.

Принцип работы и типология

Насосам необходимо электричество, следовательно, их нужно использовать в сочетании с другим источником энергии. Работают они на веществах вроде фреона. Их специфика заключается в закипании только при низких температурах. В газообразном состоянии, вещество начинает выдавать тепло. Установка состоит из трех частей: внутренний контур, внешний контур и контур насоса.

Внешний в основном закапывают в землю или опускают на дно водоема. Под воздействием внешних факторов циркулирующий фреон начинается нагреваться. Высокое давление насоса внешнего контура, превращает его в газообразное состояние. В итоге температура достигает 70С°.

Схема, наглядно объясняющая принцип работы теплового насоса.

Внутренний выполняет функцию распределителя, он разносит тепло, разогретое в насосе, по всему участку. Коллектор можно установить в любом удобном положении, как горизонтально, так и вертикально (иногда размеры участка не позволяют установить горизонтально).

Контур насоса опускают, в скважины на глубину 1-1,5 метра, предварительно пробурлив. Если же дом расположен подле озера, то прокладка теплообменника проходит в воде.  Отлично подойдет компрессор от кондиционера. 120 л бак будет конденсатором. В бак устанавливается медный змеевик, он нужен для того, чтобы по нему циркулировал фреон. Важно чтобы стенки змеевика были толстыми не менее 1мм. Если проигнорировать данный параметр, то труба при намотке может подвергнуться деформации.

Благодаря такой конструкции, вода начинает прогреваться. Пластиковая бочка объемом в 130-140 литров подойдет для испарителя. В неё монтируется еще один змеевик, а соединять первый и второй бак будет компрессор.

ПВХ труба послужит патрубком испарителя. Он выполняет функцию регулировки жидкости. Испаритель погружают в водоём. Вода непосредственно начинает обтекать его и происходит реакция – испарение фреона. В конденсаторе образуется газ и подает тепло воде, в которой находится змеевик. Помещение начинает греться за счет циркуляции теплоносителя.

Важно знать

Чтобы добиться максимального КПД от используемого прибора, учитывайте эти простые правила:

• Не обращайте внимания на температуру воды в источнике, главное ее стабильное присутствие.
• Точные термодинамические расчеты являются гарантией, что система будет продуктивно работать
• Правильная проектировка и грамотный монтаж насоса, избавят от многих проблем и обеспечат его стабильную работу.
• Мощность является самым важным показателем отопительной конструкции. Исходя из этого, чем дороже составляющие части отопительной системы, тем выше мощность.

Типы тепловых насосов.

Идеальным условием считается любой водоем, расположенный на участке. Вариант насоса с использование воды, заметно сократит работы на земле. Эксплуатация насоса с использованием тепла земли, напротив, подразумевает немало земляных работ.

Экономика получения такой энергии

Главное отличие теплового насоса, от иных генераторов состоит в том, что до 70% энергии добывается из окружающей среды. Такая добыча энергии считается экологически чистой. Теперь рассмотрим вопрос об экономичности, сделать расчеты очень легко. Для начала посчитаем цену за 1кВт тепла, в определенном регионе.

Вот данные для расчета:

• Сухие поленья — 4,000 кВт/кг.
• Влажные поленья — 3,100 кВт/кг.
• Антрацит — 5,900 кВт/кг.
• Уголь- 3,050 кВт/кг.
• Топливо- 11,900 кВт/кг.
• Мазут — 11,000 кВт/кг.
• Газ (природный) — 11,000 кВт/м3.
• Газ (сжиженный)- 22,800 кВт/м3.

Собственно после подсчетов, надо принять существенное решение по эксплуатированию того или иного источника тепла.

Как сделать ветрогенератор

Прародителем таких устройств являются ветряные мельницы, которыми пользовались сотни лет назад. Они позволяют круглый год получать электроэнергию в любых количествах (в зависимости от мощности генератора и погодных условий).

Принцип работы

Стандартная схема работы ветрогенератора.

Ветрогенератор преобразовывает механическую энергию (получаемую за счет вращения генератора) в электроэнергию. На таком принципе основана работа, к примеру, ГЭС (только вместо ветра используется течение). Любой ветрогенератор состоит из:

• Лопастей, вращающихся элементов, приводящих ротор в движение.
• Генератора, вырабатывающего переменный ток.
• Аккумуляторных батарей, служащих средством накопления и оптимизации вырабатываемой электроэнергии.
• Контролера, призванного перерабатывать переменный ток в постоянный.
• Инвертора, преобразовывающего постоянный ток в переменный, благодаря которому функционируют бытовые приборы.
• Мачты, позволяющей поднимать лопасти на необходимую высоту.

Максимальная мощность системы зависит в большей степени от общей площади лопастей. Использование ветрогенераторов рентабельно только для регионов со среднегодовой скоростью ветра от 6 м/сек. Такие показатели имеют всего несколько субъектов РФ.

Среднегодовая скорость ветра в разных регионах РФ

Классификация ветрогенераторов

Существует несколько классификаций данных устройств:

• По расположению оси: горизонтальные и вертикальные. Первые позволяют совершать автоматизированный поворот в целях поиск ветра. Вертикальные размещаются на земле, имеют меньший КПД, но более просты в обслуживании.
• По количеству лопастей: одно-, двух-, трех- и многолопастные. Последняя разновидность предназначена для регионов с низкой среднегодовой скоростью ветра. Требует использование специального редуктора, что повышает себестоимость системы. Поэтому многолопастные ветрогенераторы применяются довольно редко.
• По материалу, из которого изготовлены лопасти: парусные и жесткие. Первые более просты в изготовлении, при этом требуют регулярной замены в связи с низкой прочностью. Жесткие лопасти дороже, сложнее в изготовлении, но более долговечны.
• По шагу винта: корректируемые и фиксируемые. Первый тип позволяет увеличить диапазон рабочих скоростей, имеет больший вес и крайне сложен в изготовлении. Фиксируемые генераторы проще и практичнее, поэтому они более популярны.

Далее мы рассмотрим, как сделать тихоходный ветрогенератор из использованного автомобильного генератора.

Создание ветрового колеса

Вариант изготовления лопастей из пластика.

Лопасти являются важнейшей частью ветронератора, так как они определяют работоспособность остальных элементов. Изготовить лопасти можно из подручных материалов: ткань, дерево, пластик, поликарбонат, металл и т.д.

Мы рассмотрим технологию изготовления из обычной канализационной ПВХ трубы. В пользу такого материала говорит его устойчивость к влаге, низкая стоимость и простота в обработке. Для изготовления лопастей делаем следующее:

1. Определяем необходимую длину лопасти. Оптимальный вариант – в 5 раз больше диаметра имеющейся трубы.
2. Распиливаем ножовкой по металлу или лобзиком трубу вдоль на 4 части. Одна из них в дальнейшем будет использована в качестве шаблона.
3. Обрабатываем края наждачной бумагой, убирая появившиеся в ходе резки заусеницы.
4. Закрепляем обработанные лопасти и генератора на алюминиевом диске.

Желательно использовать ПВХ трубу толщиной от 4 см – в таком случае лопасти будут выдерживать сильные порывы ветра. Не делайте лопасти слишком длинными – они менее прочными. Если требуется обеспечить электроснабжение для большого дома, лучше увеличить количество элементов, а не их размеры.

Изготовление мачты

Профессиональный ветрогенератор.

Как и в случае с лопастями, мачту можно изготовить из подручных средств. Мы рекомендуем воспользоваться стальной трубой диаметром не менее 15 см – такой материал достаточно прочен и прост в обработке. Минимальная длина мачты – 7 м.

Если на участке много построек или деревьев, то рекомендуется поднять колесо на 1-1,5 метра. В противном случае не будет обеспечено равномерное движение воздушных потоков. Фиксирующие колышки и мачту необходимо залить бетоном – это обеспечит их надежную фиксацию. В раствор обязательно добавлять арматуру (или другие ненужные металлические элементы).

Манипуляции с автомобильным генератором

Делаем следующее:

1. Просверливаем отверстия в генераторе, позволяющие зафиксировать магниты в полюсах ротора.
2. Устанавливаем магниты, чередуя полюса (плюс – минус – плюс и т.д.). Образовавшиеся пустоты заполняем эпоксидной смолой или подобным материалом. Ротор оборачиваем бумагой.
3. Перематываем катушку по трехфазной схеме, не меняя направление витков.

Подойдет генератор от любого автомобиля.

По завершению работ тестируем генератор. Оптимальный показатель: напряжение 25-30В при 300 об/мин. Если мощность получилась меньше, добавляем витков на катушке.

Шаг №4: завершение сборки конструкции

Поворотная ось генератора изготавливается из металлической трубы с двумя подшипниками, а хвостовая часть из оцинковки (минимальная толщина – 1,2 мм). Также создается рама, позволяющая закрепить генератор к мачте. Лучше использовать профильную трубу.

Важно: расстояние между мачтой и лопастью должно быть не менее 25 см.

Для обеспечения работоспособности системы дополнительно приобретается и устанавливается контроллер, инвертор и АКБ. Ёмкость батарей высчитывается исходя из мощности генератора, которая зависит от трёх факторов: габариты колеса, количество лопастей и среднегодовая скорость ветра.

Заключение

Задумались, какой метод альтернативного электроснабжения выбрать? Если вы живете в регионе с большим количеством ясных дней, оптимально воспользоваться солнечными батареями. Для субъектов со среднегодовой скоростью ветра от 6 м/сек рационально соорудить ветрогенератор. Тепловой насос мы посоветуем тем, у кого есть хотя бы минимальные инженерские навыки, так как подобное устройство сложно в изготовлении и обслуживании.

Что такое альтернативные источники энергии для дома? | Inspire

Существует множество различных терминов для обозначения энергии, которую мы используем в настоящее время: альтернативная энергия, возобновляемая энергия, невозобновляемая энергия, зеленая энергия… но в чем разница?

Это руководство по альтернативным источникам энергии, доступным вам, и тому, что вы можете использовать в своем собственном доме.

Что такое альтернативная энергия?

Альтернативная энергия создается из источников, которые производят энергию таким образом, чтобы не использовать природные ресурсы земли и не наносить вред окружающей среде.

Зачем нам альтернативные источники энергии?

Альтернативные источники энергии жизненно необходимы, если мы хотим покончить с зависимостью от невозобновляемых источников энергии, то есть от ископаемого топлива. Эти ископаемые виды топлива будут доступны только в течение ограниченного периода времени (многие эксперты предполагают, что у нас их осталось всего на 150 лет), и как только они будут исчерпаны, для их восполнения потребуются многие тысячи лет. Как будто это не было достаточно большой проблемой, все ископаемое топливо добывается способами, которые разрушительны для окружающей среды и способствуют глобальному потеплению в процессе сжигания.

Альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, являются полностью чистыми возобновляемыми источниками энергии, поэтому они не представляют абсолютно никакой угрозы для окружающей среды, атмосферы или здоровья человека.

Какие существуют виды альтернативной энергии?

Энергия ветра

Энергия ветра является одним из наиболее широко используемых альтернативных источников энергии в Соединенных Штатах и ​​во многих других частях мира. По данным Совета по защите природных ресурсов (NRDC), в 2018 году на ветер приходилось чуть более 6% выработки электроэнергии в США, и эта цифра может только расти.

Энергия ветра вырабатывается с помощью ветряной турбины, иногда достигающей высоты 400 футов, хотя это зависит от их местоположения. Когда ветер проходит мимо лопастей турбины, это заставляет их вращаться, что, в свою очередь, создает кинетическую энергию. Затем эта кинетическая энергия преобразуется в электричество с помощью генератора.

Солнечная энергия

Другим альтернативным источником энергии является солнечная энергия, которая улавливается с помощью фотогальванических (PV) элементов, обычно называемых солнечными панелями. Солнечные лучи, испускаемые Солнцем, настолько сильны, что всего одного часа солнечного света достаточно, чтобы обеспечить всю планету энергией в течение всего года!

Полупроводники в фотоэлементах улавливают эти солнечные лучи, поглощая солнечный свет, а затем выбивают электроны для производства солнечной энергии, которую затем можно использовать для создания электричества.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия – это тепловая энергия, получаемая из-под земли. Иногда эта тепловая энергия высвобождается естественным образом в результате извержений вулканов или гейзеров, но она также может быть использована геотермальной электростанцией.

Геотермальные электростанции устанавливаются над или рядом с геологической горячей точкой, где они могут бурить землю до резервуара в проницаемой породе. Поднимаемая горячая вода превращается в пар, который используется для привода турбины, присоединенной к генератору, который затем производит электричество.

Пройдя через турбину, пар снова превращается в жидкость в градирне и впрыскивается обратно в резервуар для повторного использования.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — один из старейших видов альтернативной энергии в США. В 1920-х годах гидроэнергетика обеспечивала около 40% электроэнергии в США. Хотя этот процент сегодня намного меньше, он по-прежнему очень важен и, вероятно, снова возрастет, поскольку мы начинаем все больше и больше полагаться на возобновляемые источники энергии.

Гидроэлектростанции вырабатывают электроэнергию, регулируя поток воды из водохранилища с помощью плотины. Завод опускает плотину, чтобы пропустить сильный поток воды и привести в действие турбину, прикрепленную к генератору. Затем этот генератор преобразует энергию, создаваемую водой, в электричество.

Энергия биомассы

Биомасса – это любой органический материал, полученный из растений или фекалий животных. При сгорании химическая энергия биомассы высвобождается в виде тепловой энергии и работает для выработки электроэнергии при прохождении через паровую турбину.

Хотя энергия биомассы является возобновляемым видом топлива, она не является чистым источником энергии. Промышленность недавно обнаружила, что некоторые формы биомассы, такие как побочные продукты лесохозяйственной деятельности, при сжигании фактически производят больше выбросов, чем ископаемое топливо. Биомасса также должна собираться и/или собираться устойчивым образом, иначе она может оказать негативное воздействие на биоразнообразие.

При этом вполне вероятно, что при проведении дополнительных научных исследований воздействия различных видов биомассы в будущем она может стать ценным альтернативным источником энергии.

Что такое альтернативные источники энергии для дома?

К счастью, использовать энергию альтернативных источников энергии для дома становится проще, чем когда-либо. Популярный выбор альтернативных источников энергии включает:

Солнечная энергия

• Солнечные панели могут быть установлены на крыше вашего дома или в другом подходящем месте вашей собственности для выработки электроэнергии для питания вашего дома. Это работает, чтобы значительно сократить ваши счета за электроэнергию, поскольку вы будете использовать очень мало или даже совсем не использовать электроэнергию из сети. Вы даже можете хранить избыточную электроэнергию в батареях для будущего использования или продавать ее обратно в сеть для возврата инвестиций.

Малые ветряные установки

• Вы также можете использовать энергию ветра для снабжения дома электричеством с помощью малой ветроустановки. Наличие небольшой ветряной турбины, прикрепленной к вашей крыше или отдельно стоящей опоре, позволит вам меньше полагаться на сеть, и поэтому ваши счета будут значительно ниже.

Наличие небольшой ветроустановки зависит от количества электроэнергии, которое вам требуется, средней скорости ветра в вашем районе и правил зонирования.

Каковы плюсы и минусы альтернативных источников энергии для дома?

Плюсы:

Солнечная энергия

• чистая энергия
• уменьшает счет за электричество
• дешевле, чем когда-либо
• увидит возврат инвестиций
• может хранить или продавать избыточную энергию

Геотермальные тепловые насосы

• чистая энергия
• низкие затраты на электроэнергию
• экологически чистый
• хорошо работают почти во всех климатических условиях

Малые ветряные установки

• чистая энергия
• ограниченное обслуживание
• относительно недорого построить
• может продавать избыточную энергию

Минусы:

Солнечная энергия

• ночью не вырабатывает электроэнергию
• высокая начальная стоимость установки
• производство панелей оказывает определенное воздействие на окружающую среду
• вы вряд ли окупите инвестиции, если переедете в течение нескольких лет после установки

Геотермальные тепловые насосы

• высокие первоначальные затраты на установку
• потенциальная потребность в изменении ландшафта
• незамкнутые системы могут загрязнять грунтовые воды
• в настоящее время ограниченное количество поставщиков услуг и технического обслуживания
• геология в вашем районе может повлиять на его установку

Малые ветроустановки

• энергия не вырабатывается, когда нет ветра
• может быть шумным
• может быть вредным для птиц и летающих диких животных
• требует больших затрат на установку
• возможны ограничения в зависимости от вашего региона
• может быть поврежден молнией
• они не эстетичны

Все ли альтернативные источники энергии являются возобновляемыми?

Да, альтернативные источники энергии являются возобновляемыми. Альтернативная энергия просто относится к любому источнику энергии, который можно использовать в качестве альтернативы ископаемому топливу.

Ядерная энергия может быть исключением, так как это альтернативный источник энергии по сравнению с ископаемым топливом, а сам процесс является возобновляемым и чистым, однако используемый материал (уран-235) таковым не является.

Какой альтернативный источник энергии лучше всего подходит для дома?

Если вы думаете об установке собственного исходного кода, то это будет сильно различаться в зависимости от того, где вы живете; тем не менее, любой может воспользоваться преимуществами альтернативных источников энергии с планом экологически чистой энергии, таким как наш. Все наши клиенты могут быть спокойны, зная, что они значительно сократили свой углеродный след без хлопот и затрат на установку.

Как я могу получить альтернативные источники энергии в собственном доме?

Переход на альтернативные источники энергии имеет решающее значение для защиты планеты и максимального ограничения последствий глобального потепления для будущих поколений. Если вы хотите помочь в борьбе с изменением климата, мы можем помочь вам переключиться менее чем за 5 минут.

Чтобы начать работу, посетите нашу домашнюю страницу и введите свой адрес и/или почтовый индекс. Если в вашем регионе доступны планы снабжения экологически чистой энергией Inspire, вы можете привязать свою коммунальную услугу и узнать о начале последовательных и предсказуемых ежемесячных счетов за электроэнергию.

Получите доступ к экологически чистой энергии по единой ежемесячной цене — подпишитесь сегодня.

Лучшие возобновляемые источники энергии для дома | Inspire Clean Energy

Как мы можем использовать возобновляемую энергию дома?

Популярность и использование возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах растет. Способность производить углеродно-нейтральную электроэнергию с нулевым или почти нулевым уровнем выбросов — отличный способ уменьшить загрязнение воздуха и помочь замедлить опасные темпы изменения климата.

Поскольку мы рассчитываем на то, что наши лидеры разработают политику, которая поможет нам использовать возобновляемые источники энергии и отказаться от ископаемых видов топлива на макроуровне, мы можем задаться вопросом, что мы можем сделать на личном уровне, чтобы помочь. Люди могут внести свой вклад в общее сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, используя возобновляемые источники энергии в своих домах.

За последние полвека использование возобновляемых источников энергии в быту неуклонно растет. Только недавно мы увидели значительный рост использования возобновляемых источников энергии, в основном благодаря снижению общих затрат и увеличению стимулов со стороны местных органов власти, правительств штатов и федерального правительства.

Вот некоторые из лучших способов, которыми вы можете помочь в борьбе с последствиями изменения климата, питая свой дом возобновляемой энергией ¹ :

• Выберите поставщика энергии, который использует возобновляемые источники энергии0058 : Если вы живете в штате с нерегулируемым энергетическим рынком, таком как Калифорния, Огайо или Пенсильвания, то вы имеете право выбирать, кто поставляет энергию в ваш дом. Вы можете выбрать поставщика энергии, который использует только или преимущественно возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия биомассы и ветра.
• Солнечные панели для жилых помещений : Установка солнечных панелей в вашем доме является одним из наиболее распространенных способов обеспечения дома возобновляемой энергией. Солнечные панели, установленные на вашей крыше, могут поглощать солнечную энергию в течение дня, даже когда на улице облачно. Солнечные панели могут преобразовывать солнечную энергию в электричество для обогрева вашего дома, освещения, работы бытовой техники и многого другого. Вы также можете установить солнечные батареи, которые могут накапливать выработанную электроэнергию для использования в ночное время. Любая избыточная произведенная энергия может быть продана обратно в основную энергосистему с небольшой прибылью. Наличие солнечных батарей в вашем доме — отличный способ уменьшить углеродный след и сэкономить деньги на затратах на электроэнергию.
• Ветряные микрогенераторы : Установка небольшого ветряка у вас дома не очень сложна, и для этого вам не нужен большой участок земли. Вы можете либо установить ветряную турбину прямо на крыше, либо установить автономную турбину во дворе. Наличие источника энергии ветра в вашем доме может сэкономить вам деньги за счет снижения затрат на энергию, а если вам случится производить избыточную энергию, часто вы можете продать ее обратно своему поставщику энергии с небольшой прибылью.
• Воздушные и геотермальные тепловые насосы : Воздушные и геотермальные тепловые насосы используют температуру снаружи дома для выработки тепла. Воздушный тепловой насос забирает воздух непосредственно снаружи, тогда как геотермальный тепловой насос забирает воздух примерно с 10 футов под землей. Эти источники энергии используются для создания тепла для домашних систем отопления, водонагревателей и многого другого.
• Маломасштабные системы биомассы : Система биомассы сжигает органические материалы, такие как древесина и другие растительные материалы, для получения энергии. Например, дровяная печь может нагревать воду, готовить пищу и обогревать внутренние помещения. Часто сжигают деревянные бревна, а также пеллеты и щепу.
• Солнечный водонагреватель : Существует множество различных типов солнечных водонагревателей. Некоторые из них можно установить на крыше, некоторые висят сбоку от дома, а некоторые устанавливаются на отдельно стоящих рамах во дворе. Эти типы солнечных водонагревателей используют энергию солнца для нагрева воды, а не природного газа или электричества.
• Жилая гидроэлектростанция : Если на вашей территории есть протекающая река, в любом месте, где есть трехфутовый перепад высот, можно использовать кинетическую энергию воды для питания вашего дома или бизнеса.

Несмотря на то, что самые большие воздействия, необходимые для сдерживания изменения климата, должны быть сделаны на промышленном уровне, можно предпринять множество небольших действий, чтобы повлиять на наше воздействие на окружающую среду.

Отличается ли домашнее использование возобновляемой энергии от невозобновляемой?

Да, использование возобновляемой энергии дома сильно отличается от использования невозобновляемой энергии. Использование возобновляемых источников энергии в домашних условиях может повлечь за собой любой из семи перечисленных выше способов, таких как установка солнечных батарей на крыше, использование геотермального теплового насоса для выработки электроэнергии или доступ к возобновляемым источникам энергии для питания вашего дома через поставщика энергии, такого как Inspire.

При использовании невозобновляемых источников энергии в вашем доме будут использоваться электроэнергия и природный газ, поставляемые в ваш дом коммунальными службами. Эти коммунальные услуги предоставляются поставщиком энергии, который в основном сжигает уголь, природный газ или нефть для производства электроэнергии.

Каковы преимущества использования возобновляемой энергии для вашего дома?

Одним из преимуществ использования возобновляемых источников энергии для вашего дома является влияние на ваши счета за коммунальные услуги. Вы можете значительно сократить свои счета за электроэнергию и отопление, используя возобновляемые источники энергии в качестве альтернативы или дополнения к ежемесячному потреблению энергии. Например, использование ветряной турбины или солнечных батарей может значительно снизить вашу зависимость от электроэнергии, предоставляемой коммунальными службами, что уменьшит ваши счета за электроэнергию. Если вам случится производить больше электроэнергии, чем вам нужно, вы можете продать ее обратно коммунальной компании с прибылью. Чтобы сэкономить на отоплении, использование тепловых насосов на возобновляемых источниках энергии или систем на биомассе может значительно снизить вашу зависимость от использования поставляемой электроэнергии или природного газа для обогрева вашего дома, экономя ваши деньги. Еще одним преимуществом использования возобновляемых источников энергии для вашего дома является сокращение вашего углеродного следа. Можно внести небольшой, но важный вклад в уменьшение разрушительных последствий изменения климата.

Каковы недостатки использования возобновляемых источников энергии для вашего дома?

Недостатком использования возобновляемых источников энергии для вашего дома является более высокая стоимость установки. Установка солнечных батарей или ветряной турбины может сэкономить вам деньги в долгосрочной перспективе. Однако первоначальные затраты могут быть довольно высокими, и может пройти некоторое время, прежде чем вы начнете получать отдачу от своих инвестиций. Вот почему некоторые правительства предприняли значительные усилия, чтобы стимулировать установку возобновляемых источников энергии в домах, используя налоговые льготы и разрешая продавать избыточную произведенную энергию обратно в общую электрическую сеть.

Другим основным недостатком использования возобновляемых источников энергии в доме является то, что производство энергии может быть непредсказуемым. Например, энергия ветра в значительной степени зависит от погоды, что затрудняет определение того, сколько энергии будет производиться каждый месяц. Даже если вы получаете большую часть своей энергии из возобновляемых источников, вы все равно можете в некоторой степени полагаться на общую электрическую сеть в качестве резервного источника энергии, чтобы компенсировать периоды, когда производство возобновляемой энергии низкое ² .

Какие возобновляемые источники энергии могут питать дом?

Для питания дома можно использовать несколько жизнеспособных возобновляемых источников энергии. Несколько комплектов солнечных батарей или ветряная турбина могут решить проблему, когда дело доходит до производства электроэнергии. Когда дело доходит до отопления и охлаждения вашего дома, вы можете захотеть изучить источники воздуха и / или геотермальные тепловые насосы. Когда дело доходит до нагрева воды, существуют также геотермальные и солнечные варианты, которые могут помочь нагреть всю или часть воды, необходимой вашему дому. В зависимости от геофизического состава вашей собственности у вас будут разные варианты с разной степенью эффективности.

Может ли дом полностью питаться от возобновляемых источников энергии?

Если коротко, то да. В зависимости от ваших потребностей в энергии вполне возможно обеспечить весь дом исключительно возобновляемой энергией. Независимо от того, производите ли вы всю электроэнергию самостоятельно с помощью инфраструктуры солнечной или ветровой энергии, используете ли вы поставщиков энергии и / или поставщиков, которые привержены использованию 100% возобновляемой энергии, или вы используете комбинацию двух, вполне реально, что вы могли бы питать всю свою дом только с возобновляемыми источниками энергии ³ .

Является ли покупка возобновляемой энергии доступнее, чем невозобновляемой?

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), возобновляемая энергия в настоящее время является самым дешевым источником производства энергии. Кроме того, стоимость установки возобновляемых источников энергии продолжает падать. Это связано с несколькими факторами, включая постоянное совершенствование технологий и инфраструктуры ⁴ .

Как вы получаете возобновляемую энергию для своего дома?

Одним из способов получить доступ к возобновляемым источникам энергии для вашего дома является установка системы возобновляемых источников энергии. Однако это может быть дорогостоящим и не всегда разрешено. Самый простой способ получить доступ к возобновляемым источникам энергии — подписаться на поставщика возобновляемых источников энергии, например Inspire. Мы предлагаем жителям доступ к надежной возобновляемой энергии для их дома по фиксированной ежемесячной цене.