Альтернативные источники энергии

Все чаще владельцы частных домов начинают применять в своем хозяйстве альтернативные источники энергии. При определенных первоначальных затратах, в дальнейшем это приносит хорошую экономию и позволяет ощутимо экономить на оплате услуг ЖКХ. Хозяева все чаще собирают и эксплуатируют устройства, позволяющие использовать бесплатную энергию, которую нам дает природа. Такие установки позволяют получать электричество, тепло и даже газ.

Альтернативными источниками энергии являются следующие

Солнечная энергия – для получения тепла и электричества;

Использование ветрогенераторов;

Различные виды тепловых насосов;

Энергия из биотоплива;

Самодельные гидроэлектростанции;

Прочие.

Солнечная энергия для получения электричества и тепла

Солнце является очень мощным источником энергии, такой вид энергии можно использовать в частных домах. С помощью различных устройств солнечную энергию можно преобразовывать в тепло или электричество. Современные солнечные батареи и тепловые коллекторы позволяют получать тепло и электричество в достаточных объемах не зависимо от времени года. Однако получение такой энергии зависит от количества солнечных дней в году. Но необходимо отметить, что затраты на установку солнечных батарей в достаточном количестве, достаточно большие.

Получение электричества

Солнечные батареи собраны из фотоэлементов. Фотоэлектрические пластины изготовлены на базе кремния с различными добавками. Когда на них попадает солнечный свет, они испускают электроны и возникает электрический ток. В основе этого процесса лежит явление p-n перехода.

Фотоэлементы в зависимости от своей структуры бывают двух видов: монокристаллическими и поликристаллические. Монокристаллические имеют КПД немного выше поликристаллических, и показывают хорошую производительность даже в пасмурную погоду.

Кстати, солнечные батареи можно собрать и самим из фотоэлементов, которые можно купить в интернете. Схема действий следующая:

Изготавливается каркас из дерева или металла. Предпочтительнее делать из алюминия;

Затем делается подложка для установки фотоэлементов и стекло. Иногда фотоэлементы наклеиваются прямо на стекло (оргстекло, поликарбонат), а не на подложку;

Элементы собираются в единую батарею с помощью пайки. Это делается при помощи медных лужёных шин. Они также продаются в специализированных магазинах;

Вся конструкция должна быть герметична. Этого можно добиться путем использования герметиков, эпоксидной смолы, специальных плёнок. Главное, чтобы между стеклом и фотоэлементами не было пустот.

Далее батарея собирается и подключается в гелиосистему. В зависимости от электрических характеристик, требуемых на выходе, батареи могут объединяться последовательно и параллельно. Одна батарея, как правило, имеет номинал напряжения 18 вольт.

Получение тепла

Также, получаемую солнечную энергию, можно использовать для нагрева воздуха или воды. Для этого применяется установка под названием солнечный коллектор. При этом нагретая вода может быть использована как для обогрева дома, так и для горячего водоснабжения. Чтобы минимизировать влияние погоды, тепловые коллекторы используются совместно с бойлерами и котлами на газе или электричестве. Обычно выделяют три основных типа солнечных коллекторов:

Плоские;

Вакуумные;

Воздушные;

Плоские коллекторы

Конструкция таких коллекторов довольно простая они часто встречаются в частных домах и дачных участках. Такие коллекторы представляют собой короб, одна сторона которого прозрачная (стекло, поликарбонат, плёнка), а вторая выкрашена в чёрный цвет и теплоизолирована. Между этими стенками находится абсорбер. Часто для этого используется медный змеевик.

Плоский солнечный коллектор

Солнечные лучи нагревают конструкцию и через абсорбер передаёт тепло воды, циркулирующей в змеевике. КПД таких систем небольшой, но у них простая конструкция и можно изготовить своими руками. Такие системы могут быть использованы для ГВС в летнее время года. Зимой, в нашем климате, их использование бессмысленно.

Вакуумные коллекторы

Эти коллекторы изготавливают промышленным способом и могут применяться для ГВС и отопления дома круглый год. Здесь теплоноситель находится в медной трубке, которая помещена в стеклянную большего диаметра, и между ними откачан воздух. Благодаря вакууму достигается идеальная теплоизоляция.

Вакуумный коллектор в частном доме

В состав систем с вакуумным коллектором входит накопитель, где подогревается вода. Насос обеспечивает циркуляцию воды, и обычно, вода разделена на два контура. Через вакуумный коллектор может циркулировать какой-нибудь антифриз, который будет отдавать тепло в бойлере воде, циркулирующей в системе отопления частного дома или ГВС. Стоимость подобных систем высока и окупаются они несколько лет.

Воздушные коллекторы

Самый простой и малоэффективный вариант сбора солнечной тепловой энергии. По своей конструкции воздушные коллекторы напоминают плоские. Есть короб с прозрачной внешней стороной и теплоизолированной нижней. Через внутреннее пространство проходит воздух самотёком или под действием вентилятора.

Воздушный солнечный коллектор

Подобные установки работают летом, ранней осенью и весной весь световой день. В частных домах их обычно используют для обогрева подсобных помещений, сараев с животными, гаражей.

Ветрогенераторы

Ещё одним природным источником энергии является ветер. Для преобразования энергии ветра в электрическую применяются ветрогенераторы. Их целесообразно устанавливать в частных домах тех регионов, где высокая среднегодовая скорость ветра. Обычно это прибрежные и равнинные районы.

Устройство ветрогенератора

Сам по себе ветрогенератор не используется. Он может эффективно работать только в составе ветряной системы. Она состоит из:

Контроллер;

Аккумуляторы;

Инвертор;

Кабели, соединители, крепёж.

Есть ряд проблем, связанных с использованием ветрогенераторов:

– стоимость довольно высокая, при небольшой мощности. Если в вашей местности, среднегодовые скорости ветра небольшие, то установка не окупится.

– ветрогенераторы создают шум при работе. В связи с этим, их нужно устанавливать на удалении от жилых домов, а для этого не всегда есть возможность.

Тепловые насосы

В тепловых насосах используется не солнечная энергия, а тепло от земли, воды и воздуха. В основу положен принцип холодильника, при котором тепло отбирается у какой-то среды и передаётся в систему отопления.

Принцип действия теплового насоса

В зависимости от среды, у которой отбирается тепло, и куда оно передаётся, различают тепловые насосы:

Вода-вода;

Воздух-воздух;

Воздух-вода;

Грунт-вода.

В установках подобного типа присутствуют: компрессор, теплообменник, испаритель. И это не зависит от среды с которой насос работает.

Вода-вода

Тепловые насосы типа «вода-вода» отбирают тепло у воды из грунтовых вод и передают его воде, циркулирующей в системе отопления и ГВС частного дома. Коллектор для сбора тепла укладывается в водоёме (он не должен промерзать целиком) рядом с домом или под него бурятся скважины. Скважины бурятся на глубину около 15 метров.

Тепловой насос вода-вода

Воздух-воздух

Это наиболее доступный вариант среди всех тепловых насосов. Конструкция таких установок похожа на сплит-систему. Электричество в насосах воздух-воздух расходуется на отбор тепла из окружающей среды и перекачка его в дом. Современные модели таких насосов могут работать при сильных морозах, хотя при этом падает их эффективность.

Тепловой насос воздух-воздух

Один киловатт электроэнергии в таких системах превращается примерно в 5 кВт тепла.

Воздух-вода

Тепловые насосы по схеме воздух-вода довольно широко распространены в частных домах и производственных помещениях. Внешний блок этой установки забирает тепло из окружающей среды и с его помощью нагревает воду. Подобные конструкции получили широкое распространение благодаря доступной цене и простому монтажу.

Тепловой насос воздух-вода

Надо сказать, что в нашем климате их не получиться использовать зимой. Высокий КПД тепловых насосов воздух-вода сохраняется при температуре 7─15 С. В зоне отрицательных температур эффективность сильно падает.

Грунт-вода

Эта разновидность тепловых насосов является самой универсальной и наиболее дорогостоящей. Зато подобные системы можно реализовать практически в любой климатической зоне, где есть непромерзающий слой грунта на доступной глубине.

Тепловой насос грунт-вода

Коллектор с циркулирующим в нём теплоносителем укладывается в непромерзающий слой земли. В этом слое температура круглый год держится примерно 7─10 С. Расположение коллектора может быть горизонтальным или вертикальным. Однако здесь большие затраты на проведение монтажных работ. И финансовые траты значительны. Тут нужно заранее просчитать окупаемость такой установки. Также надо помнить, что под укладку коллектора требуется свободное пространство рядом с домом.

 Энергия из биотоплива

Ещё один вариант использования альтернативных источников энергии – это биогазовые установки. Они предназначены для переработки пищевых отходов, а также результатов жизнедеятельности скота и птицы. В результате получаем биогаз, который может использоваться по прямому назначению или сжигаться в газогенераторе для выработки электроэнергии. В частных домах многие держат скотину. Поэтому недостатка в сырье нет.

Установка для получения биогаза

Сам процесс достаточно прост и отработан. Установки проверены и у многих хозяев функционируют годами без проблем. Навоз, пищевые отходы нагреваются с ёмкости, представляющей водяную баню. Бактерии в навозе (мезофильные и термофильные) способствуют брожению. Навоз может перерабатываться сам по себе, а может использоваться в качестве добавки. Важное требование к установке заключается в том, чтобы брожение шло без доступа кислорода (анаэробная среда).

Для активизации процесса делается подогрев (около 40 С) и перемешивание. Перемешивание может осуществляться как электрической мешалкой, так и вручную. Выработка в идеальных условиях работы составляет: с 4─5 литров навоза получается 1 литр газа.

В крышке ёмкости имеется вывод для газа, который проходит через коллектор (осушается), и далее используется по назначению. Он может подаваться как на горелки, так и газогенератор или какие-нибудь механические двигатели для совершения работы.

В промышленных масштабах получение биогаза выполняется в подземный железобетонных бункерах. Пространство до грунта прокладывают теплоизоляцией. Сама ёмкость может быть поделена на несколько частей, где образование газа идёт со смещением во времени. Процесс полной переработки в таких установках продолжается от 3 до 30 дней.

В установке также есть люк для выгрузки отработанного сырья. Загрузка выполняется примерно на 15─20 процентов.

Самодельные гидроэлектростанции

На самом деле построить мини гидроэлектростанцию самому нет так уж и сложно. Для этого нужна речка, или хороший ручей, рядом с частным домом. Причём тем лучше, чем течение в речке сильнее. В основу маленькой гидроэлектростанции ложится водяное колесо. Остальные комплектующие изготавливаются из подручных средств. Для изготовления электростанции также потребуется фанера, медный провод, неодимовые магниты, смола.

Самодельная электростанция

Последовательность работ:

Водяное колесо, как правило, выполняется из металла. В самом простом варианте умельцы изготавливают его из автомобильных дисков. Их крепят на ось и приваривают к ним лопасти. Передачу крутящего момента на генератор выполняют с помощью редуктора. Подобные установки не требуют серьёзных затрат, но мало распространены. Ведь не у каждого дома есть речка с бодрым течением. Зато там, где это возможно, хозяева частного дома могут неплохо сэкономить на электроэнергии.

Прочие варианты

Существуют и другие варианты использования альтернативной энергии. Например, инфракрасные излучатели. Их ещё называют эко обогревателями. Могут быть использованы, как в частных домах, так и в офисном здании, и в производственных помещениях. Такие установки основаны на передаче тепла в форме инфракрасного излучения. Оно нагревает предметы, а те, нагреваясь, передают тепло в окружающее пространство. Их в основном используют для нагрева отдельных предметов или полезной части пространства. Есть настенные, напольные, потолочные ИК излучатели. Но их вряд ли можно использовать в частном доме.

Также существуют водородные котлы, которые основаны на основе реакции водорода и кислорода. В результате реакции образовывается вода с выделением большого количества тепла. Оно идёт на обогрев частного дома.

В любом случае, если вы решили использовать альтернативную ветку энергии нужно просчитать все затраты и время окупаемости. Если окупаемость составит 20 лет, то смысла и нет, хотя… А если большую часть работ вы сможете сделать сами, и если у вас есть «халявные» компоненты, ну тут уж можно браться за работу не раздумывая.

 

 11 всего просмотров,  2 просмотров сегодня

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code

двадцать + восемь =