Возобновляемая энергия своими руками

Альтернативная энергия для дома: выбираем источник

Многие полагают, что дешевое отопление частного дома возможно только на магистральном газе. Подумаем, что делать, если его нет, и подведение не планируется, и какой может быть альтренативная энергия для дома.

• Как работает ветрогенератор.
• Как установить солнечный коллектор.
• Как обустроить тепловой насос.
• Как выбрать инвертор.

Сегодня, когда цены на энергоносители стремительно растут вверх, а стоимость подключения к трубе с «голубым топливом» неоправданно высока, всё большее число домовладельцев отказывается от традиционных энергоресурсов и обращает свой взор на альтернативные источники энергии для дома.

Опираясь на знания экспертов и опыт участников forumhouse.ru мы расскажем вам, чем можно заменить газ; как ветер, солнце и тепло земли становятся альтернативой электричеству из проводов — используя их, можно осветить и обогреть загородный дом.

Альтернативный источник электроэнергии: ловец ветра

Именно так можно назвать ветрогенератор. Люди с давних пор используют силу ветра в качестве источника альтернативной энергии.

Пройдя долгий путь, знакомые всем ветряные мельницы превратились в современные ветроэнергетические установки способные вырабатывать электроэнергию.

По какому принципу работает ветрогенератор

Всё довольно просто. Поток ветра вращает лопасти ветроколеса, заставляя таким образом вращаться вал электрогенератора.

Генератор в свою очередь вырабатывает электрический ток.

Следует помнить, что генератор выдает непостоянное напряжение с различной частотой. На случай отсутствия ветра в комплект ветроэнергетической системы входит блок аккумуляторных батарей, куда и поступает выработанная генератором электроэнергия.

Среди индивидуальных домовладельцев наиболее широкое распространение получили ветроэнергетические установки мощностью до 10 кВт. Имеются три основных типа конструкции ветродвигателей:

• Малолопастные. Чаще всего имеют три лопасти. Отличаются высоким КПД и простотой конструкции. Недостатки: из-за малой площади лопастей, начальный запуск двигателя требует скорости ветра не менее 5-5 м/с. Также пользователи отмечают высокий уровень шума.
• Многолопастные. На ветровое колесо монтируется от 18 до 24 выгнутые лопасти. Начинают работать при скорости ветра в 2-4 м/с. Отличаются низким уровнем шума, но и более низким КПД, чем малолопастные ветродвигатели. Недостатки: усложненность конструкции, которая мешает установить ветрогенератор своими руками, и возникающий при их работе гироскопический эффект.
• Роторные ветродвигатели – имеют вертикально расположенные лопасти, которые двигаются не по прямой, а по кругу. Достоинства: стабильная работа при постоянном ветре, низкий уровень шума. Существенный недостаток подобной конструкции ветродвигателя низкий КПД, не более 18 %.

Посмотрим, как же сделать ветроэнергетическую установку эффективной в наших условиях.

Интересен личный опыт участника forumhouse.ru Александра Капустина (ник на форуме Бывалый 1406)

– Размещать ветрогенератор следует на площадке, где для ветров существует как можно меньше помех. Энергия ветра – это кубическая функция скорости ветра. Это означает, что незначительные изменения скорости ветра вызывают существенные изменения выходной мощности. В целях безопасности ставить ветряк желательно дальше от жилых построек. О высоте мачты – ставим как можно выше.

В условиях поселков под Москвой можно рекомендовать высоту мачты не менее 15 метров. А при самостоятельном расчёте системы альтернативного энергоснабжения частного дома сначала необходимо выяснить, какое количество энергии требуется от системы. Для этого придётся определить пиковую мгновенную мощность, а также рассчитать две величины ожидаемого суточного энергопотребления — его максимальное и среднее значения.

Следует помнить, что в наших климатических условиях ветряки могут работать на полную мощность примерно 20–30% дней в году, поэтому ветрогенератор следует рассматривать как дополнительную, резервную систему электроснабжения по выработке электроэнергии для питания бытовых электроприборов.

Ловцы солнца

Как можно использовать энергию солнца: первое, что приходит в голову – солнечная батарея.

Уже никого не удивить фотоэлементами, размещенными на крыше коттеджа.

Но речь в нашем материале пойдёт не о них, а об устройстве способном преобразовывать солнечную энергию в тепло пригодное ля отопления или горячего водоснабжения дома.

Солнечные коллекторы

За ответом на вопрос, что такое солнечный коллектор, обратимся за разъяснениями к заместителю технического директора компании «АкваБур» Евгению Касаткину.

– В основу гелиосистемы или, проще говоря, солнечного коллектора заложен принцип получения тепла от солнечного излучения и дальнейшей передачей накопленной энергии в систему ГВС или отопления.

Существуют два вида солнечных коллекторов:

• Вакуумный солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе производиться с помощью вакуумных трубок. Вакуумная трубка – это колба с двойным стеклом с выкаченным из неё воздухом. С внутренней стороны колба покрыта отражающим материалом, который впускает солнечное излучение, но не выпускает наружу. А во внутренней части системы, находятся трубки со стержнем, в котором находиться теплоноситель. Вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.
• Плоский солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе основан на поглощении солнечного излучения абсорбирующей пластиной, после чего энергия, в виде накопленного тепла передаётся жидкому носителю. Обратная сторона солнечного коллектора покрывается теплоизоляцией.

Какую систему выбрать с учётом работы в наших условиях

По мнению руководителя направления отдела развития компании «Виссманн» Михаила Мурашко:

– При пасмурной погоде, смоге и рассеянном излучении наиболее эффективно работают трубчатые вакуумные коллекторы. А плоские солнечные коллекторы, более оптимальны для использования в районах с высокой солнечной инсоляцией.

Евгений Касаткин:

– В зимний период и в северных районах солнечный коллектор может использоваться как дополнительная система, подключённая к системе отопления или ГВС. Но наилучшие показатели мы получим летом, когда система при правильной её установке и монтаже, может полностью удовлетворить вашу потребность в горячей воде, без использования косвенных систем нагрева воды.

Установка солнечного коллектора позволит вам получить практически бесплатное тепло. Если системе необходима принудительная циркуляция теплоносителя, то электричество потребуется лишь для работы насоса. А в солнечный день, гелиосистема может нагреть воду до температуры 50-70 С.

Тепловые насосы

Как гласит закон сохранения энергии: «Энергия не может возникнуть из ничего и не может просто так исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую».

В земле, воздухе и воде содержится большое количество низкопотенциальной тепловой энергии которую можно использовать для отопления дома. Остаётся только собрать эту рассеянную тепловую энергию и «запустить» её в систему теплоснабжения дома. Для этого применяется специальное устройство – тепловой насос.

В чем заключается эта технология, объясняет директор компании «SagaTherm» Александр Сагалович:

– Тепловой насос – это холодильная машина.В обычных условиях тепловая энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому. Тепловой насос может забирать тепловую энергию у менее нагретого тела и передавать его более нагретому, нагревая его еще сильнее.

Тепловой насос способен отбирать тепловую энергию из следующих источников – воздуха, воды и земли. В наших условиях наиболее целесообразно построить систему тепловых насосов, базирующуюся на отборе тепла земли и воды.

Для перекачивания 4 кВт тепловой энергии нам понадобится примерно 1 кВт электроэнергии. Но электроэнергия тоже никуда просто так не пропадет, она превратится в тепловую энергию, т.к. компрессор в процессе работы также нагревается. Итого – затратив 1 кВт электроэнергии, мы получаем 5 кВт тепла.

Какую выгоду даёт установка этого устройства

Евгений Касаткин:

– Выгоду от использования тепловых насосов лучше всего демонстрирует следующая таблица.

Теперь мы знаем, как работает тепловой насос. Рассмотрим, какие бывают типы систем.

Выбор конструкции будет зависеть от наличия на вашем участке дополнительных свободных площадей или водоёма.

• Вертикальная система. Применяется, если на участке нет места для закладки контура труб или отсутствуют незамерзающие зимой водоёмы. Для монтажа теплового насоса бурятся от 3 до 5 скважин, глубиной от 50 до 150 метров.
• Горизонтальная система. Менее затратна, чем вертикальная система, т.к. отпадает необходимость в бурении дорогих скважин. Контур труб закладывается на небольшой глубине, обычно около 1.5 метров, но требуется довольно приличная площадь участка.
• Водная система. Если возле участка, не далее чем 100 метров, есть незамерзающий в зимнее время водоём, то закладка контура труб в нём будет наиболее разумным выбором.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Как и любая инженерная система, отопление и горячее водоснабжение на базе теплового насоса требует очень вдумчивого подхода.

Александр Сагалович:

– Вертикальная и горизонтальная системы обустройства грунтового теплообменника одинаково эффективны. Горизонтальный теплообменник занимает много места, но значительно дешевле вертикального.

Бурение скважин обойдётся дороже, но зато можно сэкономить место на участке.

Для многих это единственное решение, т.к. участок не позволяет разместить горизонтальный теплообменник.

При обустройстве горизонтального грунтового теплообменника понадобится примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности. После завершения работ, эту землю можно использовать без ограничений, единственное, на ней нельзя будет строить капитальные строения. Одним из способов использования тепловых насосов в качестве отопительного контура, может стать монтаж системы водяного тёплого пола.

Инвертор – как часть системы источника альтернативной энергии

Как уже говорилось выше, выработанное источником альтернативной энергии электричество накапливается в аккумуляторах. Но что делать дальше с этой энергией, ведь аккумуляторные батареи выдают постоянный ток, непригодный для подключения бытовых электроприборов? На помощь приходит преобразователь тока – инвертор. При помощи данного прибора постоянный ток преобразовывается в переменный.

Об особенностях использования инверторов для создания систем автономного и бесперебойного электропитания, рассказывает главный инженер компании «СибКонтакт» Сергей Лесков:

– Инверторы встраиваются в различные системы по производству альтернативной энергии содержащие аккумулятор, тем самым обеспечивая весь дом электроэнергией с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения являются обязательной частью установки автономного электропитания, так как к ним можно подключить любое, даже самое чувствительное оборудование.

При создании системы автономного и бесперебойного электропитания инверторы имеют ряд преимуществ по сравнению с дизель и бензогенераторами:

• Эти элементы системы работают в автономном режиме и не требуют присутствия человека;
• В режиме холостого хода потребляют минимум электроэнергии;
• Не требуют специальной вытяжной вентиляции помещения;
• Не требуют звукоизоляции помещения.

Таким образом, выбор эффективного источника альтернативной энергии для загородного дома, заключается в комплексном подходе к решению множества достаточно сложных задач, требующих знаний, опыта и умелых рук.

Узнать больше об альтернативной энергии в частном доме вы можете из соответствующей ветки форума. В нашей теме раскрывается вопрос использования ветрогенератора и о том, можно ли собрать его своими руками для энергоснабжения альтернативного дома.

Поучаствуйте в обсуждении нескольких вариантов применения тепловых насосов. Ознакомившись с видео на нашем сайте, вы увидите, как геотермальный насос обеспечивает теплом дом в случае отсутствия магистрального газа. А в этом разделе форума ведётся обсуждение инверторов.

Источник

Альтернативная энергия своими руками: обзор лучших возобновляемых источников электричества

Сегодня всем известно, что запасы углеводородов на Земле имеют свой предел. С каждым годом все труднее становится добывать нефть и газ из недр. Кроме того, их сжигание наносит непоправимый ущерб экологии нашей планеты. Несмотря на то, что технологии производства возобновляемой энергии сегодня очень эффективны, государства не спешат отказываться от сжигания топлива. При этом, цены на энергоносители растут с каждым годом, заставляя простых граждан все больше и больше раскошеливаться.

В связи с этим, производство альтернативной энергии сегодня становится не просто чудачеством отдельных любителей, а занятием вполне утилитарным и даже необходимым в некоторых случаях. Сотни тысяч владельцев загородных домов, не только в мире, но в нашей стране, сегодня с удовольствием используют «зеленые» технологии производства электроэнергии. Как добывается альтернативная энергия своими руками: обзор лучших возобновляемых источников электричества можно увидеть далее.

Доступные для извлечения собственными руками источники возобновляемой энергии

Человек с давних времен использовал в своем быту приспособления и механизмы, которые были способны преобразовывать движение природных стихий в механическую энергию. Примером могут служить ветряные и водяные мельницы. С изобретением электричества стало возможным преобразование механической энергии в электрическую путем установки генератора на движущиеся части механизма. Со временем эти конструкции были усовершенствованы, и сегодня на гидроэлектростанциях и ветряных комплексах в мире вырабатывается большое количество электричества.

Кроме воды и ветра человечеству доступен солнечный свет, энергия земных недр, биологические топливо. В связи с этим в быту используются следующие устройства для выработки возобновляемой энергии:

• Батареи для получения солнечной энергии.
• Тепловые насосные станции.
• Ветровые генераторы.
• Установки на биогазовом топливе.

Промышленность хорошо чувствует пожелания людей и уже выпускает множество моделей каждого из этих устройств. Однако цены на них сегодня таковы, что о быстрой окупаемости не может быть и речи. В связи с этим умельцы из народа разработали множество схем и проектов, по которым можно изготовить такие агрегаты. Рассмотрим некоторые из них.

Солнечные батареи – подарок космических технологий

Солнечные батареи получили известность в начале космической эры. Они по сей день используются, как источники энергии для космических кораблей и межпланетных станций. Аппараты, бороздящие пески Марса, оборудованы этими нехитрыми приспособлениями. Само Солнце дает для них свою энергию. Принцип действия солнечных панелей основан на способности фотонов при прохождении через полупроводниковый слой создавать в нем разность потенциалов, которая, при замыкании в электрическую цепь, создает электрический ток.

Удивительно, но сделать самостоятельно солнечную батарею не так уж и трудно. Есть два способа ее создания. Первый способ простой, и с ним справится любой человек. Нужно просто приобрести готовые фотоэлементы на поликристаллах или монокристаллах, связать их в одну цепь и закрыть прозрачным корпусом. Эти кристаллы способны улавливать фотоны света Солнца и преобразовывать их в электричество. Они очень хрупкие, поэтому в процессе изготовления прибора, нужно соблюдать меры предосторожности. Каждый элемент промаркирован, поэтому его вольтамперные характеристики известны. Необходимо только собрать нужное количество элементов для сооружения батареи нужной мощности. Для этого:

• Делают прозрачный каркас из пластика, оргстекла или поликарбоната.
• Вырезают из фанеры или пластика корпус по размеру этого каркаса.
• Все кристаллические элементы последовательно спаивают в схему. Только при последовательном соединении достигается увеличение напряжения в цепи. Оно просто суммируется со всех элементов.
• Фотоэлементы помещают в каркас и аккуратно закрывают, не забыв вывести наружу провода.

При выборе фотоэлементов нужно учесть то, что монокристаллы более долговечны и эффективны (КПД 13%), а поликристаллы часто ломаются и менее эффективны (КПД 9%). При этом первым требуется постоянный открытый солнечный свет, а вторые довольствуются более пасмурной погодой. Устанавливают готовую панель чаще всего на крышу или на освещенную солнцем площадку. Угол наклона должен регулироваться, так как зимой лучше устанавливать панель вертикально во избежание засыпания снегом.

Второй способ изготовления солнечных батарей на много сложнее. Здесь уже требуются некоторые электротехнические навыки. Вместо готовых элементов нужно сделать диодную цепь. Для этого необходимо приобрести или насобирать из старой техники диодов. Лучше всего для этой цели подойдут Д223Б. Они имеют высокое напряжение в 350мВ при прямых солнечных лучах. То есть для выработки 1В понадобится всего 3 таких диода. Напряжение в 12В способны создать 36 диодов. Количество значительное, но стоимость у них небольшая, около 130 рублей за сотню, поэтому основная проблема в длительности монтажа.

Диоды замачивают в ацетоне, после чего удаляют с них краску. Затем сверлят необходимое количество отверстий в пластиковой заготовке и вставляют в них диоды. Спайку производят последовательно по рядам. Готовую панель закрывают прозрачным материалом и помещают в кожух.

Как видим, воспользоваться дармовой энергией Солнца не так уж и сложно. Достаточно уделить немного сил и средств.

Тепловые насосы создают тепло из всего

Принцип их действия основан на циклах Карно. Говоря более простым языком, это большой холодильник, который при охлаждении окружающей среды, забирает у нее низкопотенциальную энергию и преобразовывает ее в тепло с высоким потенциалом. Окружающая среда может быть любой: земля, вода, воздух. В любое время года они содержат малую долю тепла. Устройство имеет достаточно сложное устройство и состоит из нескольких основных компонентов:

• Наружный контур, заполненный природным теплоносителем.
• Внутренний контур с водой.
• Испаритель.
• Компрессор.
• Конденсатор.

В системе, как и в холодильнике применяют фреон. Наружный контур может быть помещен в водяную скважину или в открытый водоем. Иногда даже просто в землю закапывают этот контур, но это требует больших затрат.

Рассмотрим процесс самостоятельного изготовления теплового насоса. Первым делом необходимо раздобыть компрессор. Можно снять его с кондиционера. Достаточно будет мощности на нагрев 9,7кВт.

Вторая важная деталь – это конденсатор. Его можно сделать из обычного бака объемом 120 литров. Главное, чтобы он был не подвержен коррозии. Бак режут на две части и вставляют внутрь змеевик из меди. На выходы змеевика крепят двухдюймовые соединения для монтажа контура. Бак сваривают с помощью сварочного аппарата. Площадь змеевика нужно вычислить заранее по формуле: ПЗ = МТ/0,8РТ, где: ПЗ — площадь у змеевика; МТ — Мощность тепловой энергии, которую выдает система, кВт; 0,8 — коэффициент теплопроводности при протекании воды вокруг меди; РТ — разница между температурами воды на входе и на выходе в градусах Цельсия. Змеевик можно изготовить самостоятельно, путем наматывания трубы на любой цилиндр. Внутри него будет циркулировать фреон, а в баке вода из системы отопления. Она будет нагреваться при конденсации фреона.

Для изготовления испарителя потребуется пластиковая тара, имеющая объем не менее 130 литров. Горловина этого бака должна быть широкой. В него тоже помещают змеевик, который будет соединен с предыдущим в единый контур через компрессор. Выход и вход испарителя делают с помощью обычной канализационной трубы. Через него будет протекать вода из водоема или скважины, которая обладает энергией, достаточной для испарения фреона.

Работает такая система следующим образом: испаритель помещается в водоем или скважину. Вода, огибая его, вызывает испарение хладагента, который поднимается по трубам из испарителя в конденсатор. Там он конденсируется, отдавая тепло окружающей змеевик воде. Эта вода циркулирует по трубам отопления с помощью центробежного насоса, обогревая помещение. Хладагент компрессором вновь отправляется в испаритель, и цикл повторяется вновь и вновь.

Рассмотренный нами агрегат способен обогреть помещение в 60 м2 в любое время года. При этом энергия берется из окружающей среды.

Потомки ветряных мельниц, вырабатывающие киловатты

В устройстве ветряков ничего сложного нет. Не зря наши предки использовали энергию ветра так обыденно. Принципиально ничего не изменилось. Просто вместо жернов мельницы был установлен привод на генератор, который преобразует вращательную энергию лопастей в электричество.

Для изготовления ветрогенератора понадобится: высокая башня, лопасти, генератор и накопительная батарея. Придумать надо и простейшую систему управления и распределения электричества. Рассмотрим один из способов сооружения ветряка самостоятельно.
Не будем фокусировать внимание на устройстве башни и лопастей, здесь нет ничего сложного для того, кто хоть что-то смыслит в механике. Остановимся на генераторе. Можно, конечно, приобрести готовый генератор с необходимыми параметрами, но наша задача создать ветряк самостоятельно. Если у вас есть двигатель от старой стиральной машины, и он работает, то дело решено. Нам нужно будет переделать его в генератор. Для этого приобретем неодимовые магниты.

Ротор генератора растачиваем на токарном станке, делая углубления для магнитов. В них на суперклей приклеиваем магниты. Заворачиваем ротор в бумагу, а расстояние между магнитами заливаем эпоксидной смолой. Когда она засохнет – убираем бумагу, а ротор шлифуем наждачкой. Внимание! Чтобы магниты не залипали, их нужно установить с небольшим наклоном. Теперь при вращении ротора, магниты будут образовывать разность потенциалов, которую снимают с помощью клемм.

Биогазовый генератор создаст энергию из отходов

Человек в процессе своей жизнедеятельности вырабатывает огромное количество органических отходов. Особенно это актуально возле крупных городов или животноводческих комплексов. Если эти отходы поместить в анаэробную среду, то начинается процесс их разложения с выделением смеси горючих газов: метана, сероводорода с примесями углекислоты. Все они, кроме последнего являются прекрасным топливом, хоть и обладают неприятным запахом.

Для того, чтобы сделать генератор для биотоплива, понадобится герметично закрытый бак. В нем смонтирован шнек, которым отходы будут периодически перемешиваться, патрубок, через который отработанные отходы будут выгружаться и горловина для их загрузки. Кроме того, в верхней части бака вваривают патрубок для отбора выделяемого биогаза и отвода его к потребителю.

Лучше всего эту конструкцию закопать в землю и сделать абсолютно герметичной. Это будет способствовать эффективному отбору газа без утечки. Так как емкость герметична, то расход газа должен быть постоянным, в противном случае, рекомендуется сделать предохранительный клапан, который будет открываться при превышении допустимой нормы давления. Переработанные отходы являются прекрасным удобрением для огорода.

Простейшая конструкция этой установки позволяет создавать ее практически из любых подручных материалов. Это очень широко распространено в Китае. Однако, стоит соблюдать меры безопасности, так как биогаз очень горюч и токсичен. Больше всего биогаза образуется из смеси животных отходов и силоса. В бак наливают теплую воду, которая запускает процесс разложения субстрата.
Обзор лучших возобновляемых источников электричества показал, что альтернативная энергия своими руками не такое уж и чудачество. Ее можно получить буквально из ничего и в достаточных количествах для потребления домохозяйства.

Источник