Алтернативна енергия за дома: преглед на нестандартни източници на енергия

“Зелената енергетика” привлича с просто космически перспективи. От околната среда може да се получава напълно безплатно неизчерпаема енергия за обслужване на автономни комуникации. При това нейният ресурс ежедневно се възстановява без участие на човека.

Обаче, за да се ползвате грамотно от истинските подаръци на природата, трябва да знаете как работят и къде се прилагат. Съгласни ли сте?

Всичко за това как се използва алтернативната енергия за дома ще научите от представената от нас статия. След като се запознаете с предоставената от нас информация, ще можете да изберете най-подходящия вариант за получаване на топлина или електричество.

Ние детайлно описахме инсталациите, които преработват енергията на слънцето/вятъра/водата/земята. Накратко и пределно просто изложихме принципа на работата им. Предлаганите сведения ще помогнат да сравните способите и източниците за получаване на енергия.

Видове алтернативни източници на енергия

Да се придобият индустриални модели на съвременни устройства за извличане на топлинна или електрическа енергия от околната среда не е толкова трудно.

Към най-популярните варианти на такова оборудване можете да отнесете:

• соларии панели;
• слънчеви колектори;
• ветрогенератори;
• термопомпи;
• генератори на биогаз.

Науката не стои на място, появяват се все нови модели устройства за получаване на алтернативна енергия. Важно е не само да изберете подходящия вариант, но и правилно да го инсталирате. Много често не се получава да се справите само с един агрегат. Можете да комбинирате използването на различни ресурси.

Например, соларни панели дават повече електроенергия през летния период, а ветрогенераторът – през зимния. Комбинацията на тези две устройства позволява да се осигури достатъчно количество автономна електроенергия през цялата година. По подобен начин можете да комбинирате и други устройства.

#1: Използване на соларни панели

Тези елементи стават все по-популярни и разнообразни. Продават ги както под формата на готови комплекти, така и като отделни фотоелементи. С последните работят с желание майстори-любители, които предпочитат да правят всичко сами – това е относително лесна задача.

За да изработите слънчева батерия с индивидуални параметри, следва да закупите необходимото количество готови фотоелементи и да ги споите в обща верига.

Прозрачните елементи, покриващи работната повърхност на слънчевите батерии, се инсталират на стъклата на високи сгради, но те могат успешно да се прилагат и в частното жилищно строителство.

Различават монокристални и поликристални фотоелементи. Първите са по-производителни и издръжливи, но са ефективни само при условие на получаване на стабилен поток енергия. При поликристалите КПД е по-нисък и срокът на експлоатация е по-малък, но те могат да работят напълно ефективно дори при условия на повишена облачност.

Фотоелементите се поставят под слой от здрав прозрачен материал, за да могат да поглъщат енергия и същевременно да остават в нужното положение. Корпусът с прозрачна външна повърхност изглежда като рамка от метал. Той се използва за закрепване на панелите.

Понякога вместо метален корпус се използва дървена конструкция. Това е по-малко издръжлив, но напълно приемлив вариант.

Панелите с фотоелементи на слънчевите батерии се монтират на най-слънчевата страна на сградата, обикновено – на покрива. Важно е също така правилно да се подберат инвертор и акумулатори.

Конструкцията със соларни панели става доста обемиста, затова най-често я поставят направо на покрива на къщата. Корпусът се монтира на стойка по такъв начин, че панелът с фотоелементи да може да се завърта, което ще позволи да се следи движението на слънцето и да се улавят повече UV лъчи в зависимост от сезона.

При обилни валежи панелът се завърта във вертикално положение, за да се предотврати повредата му и да се намали евентуално замърсяване. Монтажът на панелите – само първият етап от реализацията на подобна система.

За пълноценната й работа ще е необходимо да се свържат фотоелементите през зарядно устройство към соларната инверторна система.

За да се натрупа получената електрическа енергия, ще са необходими акумулатори за соларни панели, например, SUNLIGHT PzS. Такива елементи могат да се монтират под земята, на доста значителна дълбочина – до три метра.

Правилният подбор на инвертор за слънчеви батерии и контролер за акумулатори е важен момент за осигуряване на максимална ефективност на цялата система. Колкото по-добре са подбрани всички компоненти, колкото по-качествено са извършени специалните изчисления, толкова по-малки ще бъдат загубите на електрическа енергия.

Интересен тип слънчеви батерии – гъвкав фолиен вариант, работният им слой е нанесен върху полимерно фолио. Те се инсталират върху стъклата на прозорците на високи сгради, разбира се, на най-слънчевата страна.

Ефективността на тези елементи е малко по-ниска от тази на традиционния вариант – само 7%. Но удобството от тяхното използване и икономията на място компенсират този недостатък.

Устройството Betaray за усилване на потенциала на улавяната слънчева енергия изглежда стилно и модерно. Може да се инсталира в двора на частна къща или на покрива на многоетажна сграда.

Съвременно и необичайно изглежда устройството с име Betaray. Това е доста голям стъклен кълб, който като леща събира слънчевите лъчи и ги насочва към панела с фотоелементи. Инсталацията може да се върти в автоматичен режим, за да получи максимум слънчеви лъчи.

В резултат може да се мине с по-малко количество фотоелементи и да се направи потокът на слънчевите лъчи по-стабилен. През нощта Betaray може да поглъща лунна и звездна светлина. Това е малко, но е достатъчно, за да осигури пълноценно улично осветление. Като цяло това устройство има впечатляваща за слънчеви батерии ефективност – 35%.

Полезни съвети за избор, монтаж и експлоатация на слънчеви батерии са представени тук:

#2: Прилагане на слънчеви колектори

Това е по-съвременна и производителна вариация на летния душ. Дори в най-скромната вила има варел с вода, която се нагрява през деня до доста прилично ниво.

Ако се инсталира на покрива система от тесни тръби, по които циркулира вода, може да се получи осезаемо количество топлина, като напълно се осигури домът с горещо водоснабдяване и дори с доста достойно отопление.

Слънчевият колектор представлява система от тесни тръби, по които циркулира течен топлоносител. Естествените конвекционни процеси осигуряват циркулацията на вода, загрята от слънцето, без използване на помпа (+)

Работата на този алтернативен източник на енергия се основава на способността на водата и въздуха да циркулират при нагряване. Резервоарът на топлообменника се инсталира на по-високо ниво от тръбите на колектора. Загрятата вода се издига нагоре и постъпва в горната част на серпентината на топлообменника.

Изстивайки при контакт с водопроводната вода, топлоносителят на слънчевия колектор се спуска надолу и отново се придвижва в тръбите, които слънцето нагрява.

Естествената циркулация на загряващата и охлаждаща се вода позволява да се мине без специални помпи или друго електрическо оборудване.

Най-простият вариант на такава система може да се направи от достъпни материали: тръби с различен диаметър, метален лист за ролята на основа. Поставката, към която се закрепва основата, може да се направи от ъгълче или други метални елементи.

В този вариант на домашен слънчев колектор тръбите са заварени към металната основа, а като рамка е използвана дебела дъска.

Обикновено тази част от системата, която се намира отвън, се боядисва в черен цвят, за да се повиши способността ѝ за поглъщане на топлина. Основата с тръбите се закрепва по такъв начин, че да може да се променя ъгълът на наклона.

Остава да се устрои резервоар-топлообменник, да се постави в него серпентина и да се свържат елементите на системата помежду им и с водоснабдителната и/или отоплителната система.

Подробна технология за изработване на слънчев колектор за отопление е описана в тази статия.

Промишлените модели на слънчеви колектори са много по-производителни от “направи си сам” и могат да работят целогодишно, но цената на такава система може да бъде доста висока.

Разбира се, съвременните слънчеви колектори от промишлено производство са по-сложно устроени и работят по-ефективно. В някои устройства като топлоносител се използва фреон, който позволява да се получава топлинна енергия дори по време на студове.

Промишлените агрегати могат да бъдат оборудвани с вакуумни тръби, блок с фотоволтаични клетки, температурни сензори, система за автоматично управление и т.н. Цената на такъв колектор може да бъде доста впечатляваща.

#3: Експлоатация на енергията от вятъра

Ветрогенераторите – устройства, познати отдавна и доста популярни сред привържениците на екологично чистата енергия. Това е доста обемисто устройство, особено ако лопатките на вятърната турбина се въртят в хоризонтална равнина. Поради това версиите с вертикално разположени лопатки са по-популярни.

Ветрогенераторите – това са доста обемисти изделия, които трябва да се монтират на открито място, което добре се обдухва от ветровете. Едно такова устройство може напълно да покрие нуждите на частна къща от електроенергия.

Вятърният генератор се поставя на висока и здрава стойка. Движението на лопатките се предава на генератора, получената енергия се натрупва в акумулатора. След това електроенергията се предава на вътрешната електрическа система на къщата или се използва по друг начин.

Направи си сам вятърният генератор е способен да покрие нуждите от електроенергия на малък вилен парцел:

Промишлените модели на съвременни ветрогенератори обикновено са оборудвани с удобен електронен пулт за управление.

Самоделните устройства се конструират по доста прости схеми и чертежи. В интернет могат да се намерят множество варианти от най-различен тип и вид. Трябва да се избере удобно място за разполагане на такава конструкция, където духа силен вятър и агрегатът няма да пречи на никого. Колкото по-високо са монтирани лопатките, толкова по-добре.

Мобилната вятърна турбина Uprise има относително компактни размери; в сглобен вид може да се транспортира по пътищата за общо ползване

Не отдавна компания Uprise представи оригинална разработка – вятърна турбина, монтирана на подвижна платформа. При желание устройството може да се сглоби, да му се придадат компактни размери, а след това да се транспортира с помощта на обикновен джип и да се инсталира на друго място.

Мощността на мобилната вятърна турбина Uprise е 50 kW. Според оценки на специалисти в областта на алтернативната енергетика това е напълно достатъчно, за да се осигури електричество за не най-голямата частна къща, а дори и да се споделят излишъците на електроенергия със съседите.

Още по-оригинален вариант за преобразуване на енергията на вятъра в киловати – летателен апарат Makani Power.

Makani Power – това е летателно оборудване, което позволява да се издигне набор от малки вятърни турбини на значителна височина и да се получи максимално количество електроенергия.

Това е високонаучна вариация на хвърчило, на което са инсталирани малки вятърни турбини. Идеята е да се достави генераторът в горните слоеве на атмосферата, където скоростта на въздушния поток е значително по-висока, отколкото при земята. Енергията се предава надолу по кабел, който също така изпълнява функциите на въже, задържащо „хвърчилото“.

Интересен преглед на ремонта на вятърен генератор SF-600-5 (Китай) позволява да се състави представа за възможните проблеми с техника от икономичен клас:

Интересни идеи за самостоятелно изработване на вятърен генератор са описани в статия – Как да направим вятърен генератор със собствени ръце: устройство, принцип на работа + най-добрите самоделки

#4: Отопление на основата на термопомпи

Тези устройства отдавна заеха почетно място в семейството на уредите за получаване на екологично чиста енергия. Термопомпата работи приблизително по същия начин като хладилник или климатик, но само наобратно.

Уреди от този тип се използват главно за отопление на жилището, както и за подгряване на вода. Въпреки че съществуват и модели, които през лятото успешно се справят със задълженията на климатик.

Принципът на работа на термопомпата се основава на абсорбирането на топлинна енергия с нисък потенциал в концентрирана топлина с висок потенциал. Устройствата от тип “земя-вода” са сложни за монтаж, но ефективни.

Като източник на топлина такива системи използват енергията на въздуха, топлината на почвата и водата. Енергия има навсякъде, но в тези ресурси тя има нисък потенциал. Външният контур на термопомпата събира тези разпръснати трохи топлинна енергия и ги премества в системата.

За трансформация на енергията в състояние с висок потенциал се използва хладилен агент, обикновено фреон. Той поглъща получената енергия, загрява се и постъпва в компресора. Тук хладилният агент се компресира и през изпарителя постъпва в топлообменника на вътрешния отоплителен контур.

Топлоносителят поглъща концентрираната топлинна енергия, а фреонът преминава през изпарителя и отново преминава в течно състояние. Сега той получава енергия с нисък потенциал, загрява се и т.н.

В зависимост от източника на топлинна енергия, както и от вида на топлоносителя, се избира и типът на термопомпата: “земя-вода”, “вода-вода”, “въздух-вода”, “въздух-въздух” и т.н. С помощта на такова устройство може да се реализира не само традиционно водно отопление, но и въздушно.

Много майстори успешно са усвоили самостоятелното изработване на подобен агрегат, интересни варианти са описани в следващите статии:

1. Как да направите термопомпа със собствените си ръце от стар хладилник: чертежи, инструкция и съвети за сглобяване
2. Геотермална термопомпа със собствените си ръце за отопление на дома: устройство, проектиране, самостоятелно сглобяване

Извличането на топлина от земята – не е най-лесната задача, тъй като ще е необходим просторен поземлен участък и обширни земни работи. Тръбите на външния контур се полагат в окопи и се засипват със земя. Ясно е, че използването на този участък в бъдеще ще бъде ограничено.

Външният блок на термопомпа от тип “въздух-вода” трябва просто да се инсталира на подходяща площадка, но такова устройство може да не е твърде ефективно при ниска температура на външния въздух

Но по този начин може да се осигури стабилна температура на топлоносителя във външния контур, а това е важно условие за успешната работа на термопомпата. Много е удобно, ако в близост до къщата има водоем, външният контур може да се потопи във вода без особени проблеми. Като алтернатива на водоема се използва водна скважина.

За вземане на топлина от въздуха се използват не тръби с течен топлоносител, а мощни вентилатори, които нагнетяват въздух в топлообменника. Температурата на външния въздух далеч не е толкова постоянна, колкото при вариантите с вода или земя, но пък изборът на място за агрегата и извършването на монтажа са значително по-лесни.

За съжаление, такива устройства са малкоефективни в северните райони, тъй като отоплението е невъзможно още при -20 градуса температура на външния въздух. Проблемът се решава чрез комбиниране на две различни отоплителни системи.

#4: Биогаз в работата на комуникациите

Отпадъците – още един интересен ресурс за получаване на топлинна енергия. При преработката на отпадъци с помощта на анаеробни бактерии се отделят вещества като метан, сероводород, въглероден диоксид и известно количество примеси.

Тази газова смес се нарича биогаз, тя може да се разглежда и като съвременен алтернативен източник на енергия.

За преработка в биогенератора обикновено се използва смес от отпадъци от растителен и животински произход с вода. Влажността на масата трябва да бъде 88-96% в зависимост от времето на годината.

Разбира се, това гориво вещество не се получава от съдържанието на канализацията. За целта се използват органични отпадъци от животински или растителен произход. Те се поставят в специален съд, много здрав и задължително херметичен. В него се зареждат и бактериални култури.

Вътре в устройството се инсталира шнек, за да се разбърква биологичната маса. Това ще увеличи скоростта на реакцията и ще направи работата на генератора по-ефективна.

Масата, предназначена за преработка, се разрежда с вода, която трябва да бъде загрята приблизително до 40°С. През лятото трябва да се долива повече вода, но през зимния период влажността на биомасата може да бъде около 90%.

За да се поддържа комфортна за жизнедейността на микроорганизмите температура, съдът на биогенератора се покрива с топлоизолационни материали. Всички изходни материали се зареждат през гърловината, която след това се затваря плътно. Биогазът се натрупва в горната част на устройството и се отвежда от него по специална тръба.

За удобство, икономия на място и безопасност биогазовите инсталации се поставят под земята, разпределението на газа става чрез хидрозатвор, задължително трябва да се осигури подгряване на биомасата (+)

Преработените отпадъци се изтоварват през отделен патрубок, те представляват ценно торене, приложение на което може да се намери в имота. Важен момент при самостоятелното създаване на биогенератора – безопасност. Тъй като газът постоянно се натрупва в съда, там постоянно се повишава налягането.

Процесът на самостоятелно създаване на биогенератор от метална бъчва е описан в този клип:

Ако този процес не се контролира, устройството може просто да експлодира. Счита се за по-безопасно поставянето на биогенератора под земята, а не на повърхността. Трябва да се осигури постоянен отбор на получения газ от съда, за да се нормализира налягането.

С газовата смес също трябва да се работи внимателно. Това горимо вещество има рязка и неприятна миризма, вдишването му може да бъде опасно за здравето на хората.

Освен описаните по-горе източници за получаване на безплатна енергия има още интересни инженерни решения, които имат множество практически перспективи:

Предназначение и приложение на термогенератора

Устройства от този тип са познати още от средата на миналия век. Те позволяват да се преобразува топлинна енергия в електрическа. Съвременният вариант на термогенератор от промишлено производство е предназначен за монтаж върху газови котли или дървени пещи за продължително горене с мощност не по-малка от 200 W.

Един от най-известните и търсени в бита варианти на термогенератор работи в тандем с керосинова лампа:

Такова устройство позволява през зимата, когато отоплителните уреди работят непрекъснато, да се получават около 150 kWh електроенергия на месец.

Може да се разглежда като допълнителен вариант в комбинация със слънчеви батерии или като начин за компенсиране на честите прекъсвания на електрозахранването.

Съществуват и походни модели топлинни генератори, които могат да преработват топлинната енергия на обикновен огън. Те могат да се използват по време на строителство там, където няма електричество, като алтернатива на генератор, работещ с втечнено гориво.

Изводи и полезно видео по темата

Клипът ще ви запознае с най-популярните варианти на инсталации, работещи от алтернативни източници на енергия:

Единственият съществен недостатък на алтернативните начини за получаване на енергия е високата цена на оборудването и монтажа. Високотехнологичните разработки са ефективни, удобни и не са евтини. И все пак инвестициите с времето ще се изплатят. А за любителите на майсторене винаги остават варианти за самостоятелно изработване.

Разкажете какво мислите относно използването на алтернативна енергия за дома? Споделете вашето мнение, участвайте в дискусиите и задавайте въпроси. Оставяйте коментари във формата, разположена по-долу.