Альтернативная энергия для частного дома. Альтернативная энергетика для дома своими руками: обзор лучших эко-технологий

Запасы природного топлива не безграничны, а цены на энергоносители постоянно растут. Согласитесь, было бы неплохо взамен традиционных источников энергии использовать альтернативные, чтобы не зависеть от поставщиков газа и электроэнергии в своем регионе. Но вы не знаете, с чего начинать?

Мы поможем вам разобраться с основными источниками возобновляемой энергии – в этом материале мы рассмотрели лучшие эко-технологии. Заменить привычные источники питания способна альтернативная энергия: своими руками можно устроить весьма эффективную установку для ее получения.

В нашей статье рассмотрены простые способы сборки теплового насоса, ветрогенератора и солнечных батарей, подобраны фотоиллюстрации отдельных этапов процесса. Для наглядности материал снабжен видеороликами по изготовлению экологически чистых установок.

“Зеленые технологии” позволят ощутимо сократить бытовые расходы за счет использования практически бесплатных источников.

Еще с древних времен люди использовали в повседневном обиходе механизмы и устройства, действие которых было направлено на превращение в механическую энергию сил природы. Ярким примером тому являются водяные мельницы и ветряки.

С появлением электричества наличие генератора позволило механическую энергию превращать в электрическую.

Водяная мельница – предшественник насоса автомата, не требующий присутствия человека для совершения работы. Колесо самопроизвольно вращается под напором воды и самостоятельно черпает воду

Сегодня значительное количество энергии вырабатывается именно ветряными комплексами и гидроэлектростанциями. Помимо ветра и воды людям доступны такие источники, как биотопливо, энергия земных недр, солнечный свет, энергия гейзеров и вулканов, сила приливов и отливов.

В быту для получения возобновляемой энергии широко используют следующие устройства:

Высокая стоимость, как самих устройств, так и проведения монтажных работ, останавливает многих людей на пути к получению вроде бы бесплатной энергии.

Окупаемость может достигать 15-20 лет, но это не повод лишать себя экономических перспектив. Все эти устройства можно изготовить и установить самостоятельно.

При выборе источника альтернативной энергии нужно ориентироваться на ее доступность, тогда максимальная мощность будет достигнута при минимуме вложений

Солнечные панели собственноручного изготовления

Готовая солнечная панель стоит немалых денег, поэтому ее покупка и установка по карману далеко не каждому. При самостоятельном изготовлении панели расходы можно снизить в 3-4 раза.

Прежде чем приступить к устройству солнечной панели нужно разобраться, как все это работает.

Галерея изображений

На сегодняшний день вопросы энергосбережения стоят очень жестко, особенно на территории некоторых независимых государств из числа бывших республик Советского Союза. Одна из самых обсуждаемых на многих форумах тем касается финансовой целесообразности монтажа источников, обеспечивающих снижение энергопотребления. Альтернативная энергия своими руками- существует ли эффективное решение? В этом вопросе и попробуем разобраться.

Стоит сразу оговорить тот факт, что альтернативные источники энергии своими руками создать вряд ли получится. Но существует возможность применения оборудования, выпускаемого в промышленных масштабах. Именно монтаж таких устройств способен не только сократить расходы на электро- и теплоснабжение, но и полностью исключить зависимость от центральных энергетических сетей.

Технологически все установки альтернативной энергии можно разделить на два основных типа:

• Устройства для получения электрической энергии.
• Агрегаты, применяемые для получения тепловой энергии в чистом виде или для генерации газообразного топлива для котельного оборудования.

Установки автономного электроснабжения

Среди существующих устройств для получения бесплатной электроэнергии массовое применение нашли следующие виды оборудования:

• Солнечные панели, позволяющие преобразовывать энергию нашего естественного источника света непосредственно в электричество. Панели данного типа состоят из множества воспринимающих световое излучение полупроводниковых элементов. Данные установки рекомендованы для использования в регионах, отличающихся большим количеством солнечных дней. Целесообразно устанавливать такие панели с применением механизмов, обеспечивающих изменение угла наклона конструкции. Это поможет избежать негативного воздействия атмосферных осадков и обеспечить прием максимально возможного солнечного излучения.
• Еще один генератор альтернативной энергии своими руками может быть смонтирован в регионах со значительной ветровой нагрузкой. На первый взгляд обычная ветряная мельница способна обеспечить электричеством несколько потребителей одновременно. Производительность установки зависит от типа применяемого генератора, размаха крыльев приводной установки, возможности поворота устройства в зависимости от преобладающего направления ветра.

Установки обеспечения теплоснабжения

• Тепловые насосы, работающие по принципу передачи тепловой энергии от среды с более высокой температурой. На практики применяют теплообменники, работающие на энергии воды, воздуха и геотермальные установки, способные преобразовывать в тепловую энергию температуру различных слоев грунта.
• Биогенераторы, позволяющие собирать выделяемый в процессе разложения органических веществ газ. Данная конструкция может работать на различных видах топлива, наиболее эффективны и безопасны установки с автоматическим управлением.

Конечно, стоимость установок данного класса немала, но их приобретение позволит обеспечить независимость энергоснабжения собственного дома.

— возможность навсегда забыть о необходимости оплаты крупных счетов за электроэнергию, газ или теплоснабжение. При правильном подходе к решению вопроса можно обеспечить хозяйство всем необходимым и даже продавать «излишки» соседу, получая при этом стабильный доход. На этом фоне возникает множество вопросов:

• Что можно применять в качестве источника энергии?
• Насколько эффективными являются солнечные батареи?
• Какие виды солнечных коллекторов бывают, и в чем их особенности?
• В чем тонкости ветрогенераторов и тепловых насосов?
• Можно ли использовать биогазовые установки дома, и как они работают?

Альтернативных источников энергии сегодня предостаточно. Остается определить подходящий вариант.

Общие положения

Практически все вокруг нас в определенной степени является источником энергии. Человек может использовать яркие лучи солнца, силу ветра, энергию земли или воды. Главной сложностью является извлечение имеющегося потенциала природы в своих интересах. При грамотном подходе к реализации проекта с помощью альтернативных источников энергии удается «добыть» все необходимое для частного дома — тепло, электричество, газ и теплую воду.

Альтернативная энергетика доступна каждому. Она не требует большого опыта или особых талантов. При знании определенного алгоритма все манипуляции можно сделать своими руками, без привлечения специалистов.

Варианты следующие:

1. Преобразование силы ветра в электрическую энергию. Это несложно реализовать с помощью ветряного генератора.
2. Применение лучей солнца для получения электричества или нагрева воды. Во втором случае удается создать низкотемпературную отопительную систему.
3. Использование биогазовых аппаратов. С их помощью удается получить газ из навоза домашней птицы или животных.
4. Подключение тепловых насосов, обеспечивающих комфортную температуру в доме. Нагрев в этом случае производится за счет тепла основных природных стихий — земли, воды и воздуха.

Альтернативные источники энергии открывают новые перспективы в решении любых вопросов, связанных с обустройством комфортной жизни. Сложность в том, что для обеспечения дома всем необходимым, потребуются большие инвестиции. Лучшим вариантом является применение возможностей альтернативной энергетики без отключения от общей сети газо-, водо- или электроснабжения. При таком подходе удается сэкономить семейный бюджет, окупить расходы на внедрение новой технологии в жизнь и обеспечить резервирование на случай форс-мажора.

Солнечная энергия: общие положения

Энергия окружает нас везде, а одним из главных ее источников является солнце и его излучение. Чтобы извлечь максимальную пользу от «огненного диска», можно использовать одно из следующих устройств:

• . С помощью таких аппаратов удается получить электрический ток.
• . Эти устройства предназначены для нагрева воды, которая впоследствии с помощью насосов подается в дом.

Существует ложное заблуждение, что применение энергии солнца возможно только в регионах с южным климатом, где преобладает теплая погода. На самом деле для получения электричества достаточно ярких лучей, а сезон не имеет значения. Практика показывает, что солнечные батареи хорошо справляются с обязанностями и зимой. Единственной разницей является объем выдаваемой энергии (летом он немного выше).

Как определить, что применение солнца в качестве альтернативного источника энергии будет актуально? Здесь стоит ориентироваться на количество солнечных дней в году. Чем их больше — тем лучше.

​

Установка такого устройства позволяет раз и навсегда решить вопрос с электричеством для дома, забыв о незапланированных отключениях, ненормированном уровне напряжения, а также необходимости оплачивать крупные суммы за израсходованные киловатты. В основе устройства лежат фотоэлектрические преобразователи, которые производятся с применением специальных минералов. Последние активируются под действием лучей солнца и вырабатывают электричество.

Если главной задачей стоит энергоснабжение частого дома, достаточно фотопреобразователей кремниевого типа . Конструктивно они бывают двух видов:

1. Монокристаллические . В этом случае применяется один кристалл. К преимуществам такого преобразователя стоит отнести достойный КПД (13-25%), а также повышенный ресурс. Минус в том, что стоимость таких изделий достаточно высока.
2. Поликристаллические — более доступные по цене преобразователи, в основе которых лежит большое число кристаллов. Из недостатков стоит выделить более низкий КПД (на уровне 9-15%), а также частые поломки.

Как самостоятельно сделать солнечную батарею?

Для самостоятельной сборки альтернативного источника энергии потребуется несколько кремниевых фотоэлементов, которые можно заказать в Китае по доступной цене. Общее число приобретаемых элементов зависит от необходимой мощности (в среднем 5-7 кВт).

1. Используйте металлические уголки или планки из дерева для сборки каркаса. После монтируйте подложку, которая может быть двух видов:

• Прозрачная (здесь стоит использовать органическое или обычное стекло). Такой вариант подходит для случаев, когда батарея устанавливается на окне.
• Непрозрачная — обложка, в качестве которой может применять лист фанеры, выкрашенный сверху в белый цвет. Этот способ актуален для монтажа альтернативного источника на крыше дома.

1. Объедините все элементы в одну цепь с помощью паяльника. Схема соединения — параллельно. Если проводники уже припаяны к пластинкам, это только плюс, но затраты на покупку таких изделий будут выше. В противном случае сделайте работу своими руками.
2. Обеспечьте герметичность готовой солнечной батареи. Для решения этой задачи подойдет эпоксидная смола или специальная EVA-пленка. При выполнении работы следите, чтобы на поверхности отсутствовали прослойки воздуха. В противном случае на этих участках производительность батареи будет снижена. Если такие пузырьки были обнаружены в процессе осмотра, сразу выгоните их.

Если солнечная батарея устанавливается на крыше, а в качестве подложки применяется фанера, окрашивание поверхности в белый цвет обязательно. Это необходимо для защиты кремниевых элементов от перегрева. Здесь все просто. Температурный диапазон рабочих устройств составляет от -40 до +50 градусов Цельсия. Выход из этих границ приводит к быстрой поломке дорогостоящих деталей. В сильную жару поверхность может нагреться выше +50 градусов Цельсия, что несет риск для кремниевой пластины. Белый цвет защищает от солнечных лучей и не дает перегреваться поверхности.

​

Альтернативные источники энергии отлично справляются с нагревом воздуха или воды для дома. Здесь пригодятся солнечные коллекторы, в которых теплая жидкость может направляться в узел отопления или кран. Для центральной системы подогрева такой вариант не подойдет, а вот для создания теплых полов в самый раз. Эта рекомендация обусловлена небольшой температурой воды на выходе.

Главной задачей при обустройстве системы является возможность резервирования — перехода на другой источник тепла (котел или бойлер). Такая предусмотрительность позволит избежать проблем при ухудшении погодных условий.

Солнечные коллекторы выпускаются трех типов. Рассмотрим каждый из них более подробно:

1. Пластиковые (плоские) — коллекторы, которые состоят из двух панелей (прозрачной и черной), объединенных в одном корпусе. Между ними установлен медный трубопровод, изгибающийся в виде «змеи» для покрытия максимальной площади. Нижняя (черная) панель нагревается под действием солнечных лучей, после чего тепло передается на медные трубки.
   1. Единственным преимуществом конструкции является простота исполнения, но ее эффективность находится на низком уровне. Альтернативный источник тепла подойдет для нагрева воды в душе или бассейне. В последнем случае жидкость прогоняется по замкнутому циклу с помощью насоса.
   2. Недостатком конструкции является низкая производительность, ведь для нагрева большого объема воды требуется время и несколько устройств.
2. Воздушные — наиболее дефицитные в России коллекторы. Устройство отличаются простотой исполнения и эффективностью. Недостаток в том, что для установки и настройки потребуется много места. Конструктивно воздушный тип аппарата похож на плоский коллектор, ведь здесь также присутствует прозрачная и черная панели. Разница в том, что они греют не воду, а воздух, который с помощью вентилятора направляется в дом. На первый взгляд такая конструкция кажется малоэффективной, но с ее помощью можно в течение года прогревать небольшое помещение. Для этого достаточно одного альтернативного источника энергии — солнца. Устройство может использоваться для нагрева сараев с животными, дачного домика или гаража.
3. Трубчатые — коллекторы, которые состоят из группы трубок (коаксиальных или вакуумных). Через них протекает вода, которая прогревается и подается в дом. Обязательный компонент конструкции — накопительная тара, где и происходит нагрев воды.
   1. Одним из элементов системы является насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости. Его также можно запитать от солнечных батарей. Недостаток системы заключается в необходимости покупки цельной конструкции, ведь сделать ее своими руками не получится. Купить устройство также не всегда удается из-за слишком большой цены. Из преимуществ стоит выделить эффективность и возможность обогрева всего дома.

Солнце — альтернативный источник энергии, который при правильном применении способен на чудеса. С его помощью удается получить электричество и тепло. Остается только подобрать оборудование и реализовать задуманное.

Еще одним возобновляемым источником является ветер, который присутствует практически всегда. Периоды полного штиля бывают, но очень редко. Интересно, что сила ветра использовалась еще нашими предками — например, в тех же мельницах для изготовления муки. На современном этапе этот альтернативный источник энергии можно применять для получения электричества. Чтобы покрыть потребности дома, потребуется:

• Генератор с закрепленными на нем лопастями.
• Вышка, которая монтируется в специальном месте (где в большей степени преобладает ветряная погода).
• Накопительная АКБ, а также система передачи электрической энергии.

​

Как самостоятельно сделать ветрогенератор?

Сначала строится вышка, для чего может применяться любой материал (дерево, металл, кирпич и прочий). На следующем этапе стоит приобрести аккумулятор, после чего приступить к подготовке генератора. Последний также можно приобрести, но при наличии под рукой старого двигателя его несложно сделать самостоятельно. «Исходный материал» для переделки можно взять со стиральной машинки, дрели или других устройств. Также потребуется эпоксидная смола, магниты (желательно неодимового типа), а также токарный станок.

1. Делайте разметку на роторе для последующего монтажа магнитов, которые должны быть равноудалены.
2. Обточите ротор выбранного двигателя, создав таким способом специальные углубления. Проследите, чтобы днище выемки было слегка наклонено.
3. В подготовленные места устанавливайте магниты с помощью жидких гвоздей, а после заливайте их эпоксидкой.
4. Используйте наждачную бумагу для доведения поверхности до идеала.
5. Крепите токосъемные щетки, после чего соберите и проверьте работоспособность ветрогенератора.

Преимущество таких установок заключается в повышенной эффективности. Недостаток в том, что итоговая мощность зависит от многих нюансов:

• Правильности сборки генератора.
• Скорости ветра.
• Эффективности снятия разности потенциалов с помощью щеток.
• Надежности контактов и прочих факторов.

Отопление с помощью тепловых насосов

В отличие от рассмотренных выше устройств, тепловые насосы применяют весь спектр альтернативных источников, а именно воду, воздух и землю (кроме солнца). Необходимое тепло можно получить даже в холодную погоду (хоть и в меньшем количестве). На практике этого достаточно для обогрева дома.

Главное преимущество тепловых насосов заключается в эффективности. Наиболее продвинутые аппараты, забирая всего 1кВт энергии, отдают до 5-6 кВт тепла.

Насосы оборудуются следующими элементами — тремя контурами (внутренний и два наружных), конденсатор, компрессор и испаритель. Принцип действия следующий:

1. Вода проходит по первому контуру и отбирает тепло (у воздуха, земли или воды). На этом этапе удается достичь температуры 5-6 градусов Цельсия.
2. Во втором (внутреннем контуре) присутствует другой теплоноситель, имеющий меньшую температуру кипения (0 градусов Цельсия). После нагрева происходит испарение жидкости, а получившийся пар направляется в компрессор. Там он повергается сжатию до максимального давления. В этот момент выделяется большой объем тепла, обеспечивающий прогрев рабочей жидкости до 35-65 градусов Цельсия.
3. Полученное тепло передается жидкости в третьем контуре, выполняющем функцию отопления.
4. Оставшиеся пары, температура которых постепенно снижается, конденсируются, а далее направляются в испаритель. После этого происходит повторение цикла.

​

Возможности отопительного контура лучше использовать для создания теплых полов, что обусловлено оптимальным температурным режимом для решения подобной задачи. Если же применять радиаторы, потребуется большое число секций, что очень невыгодно.

Тонкости использования тепловой энергии

Если рассматривать альтернативные источники применительно к получению тепла, наибольшие сложности вызывает обустройство первого контура. Именно он берет на себя задачу сборки тепловой энергии. Для достижения наилучших результатов могут потребоваться большие площади.

Всего существует четыре типа контуров:

1. Термальные поля. Их особенность заключается в закапывании труб на большую глубину, до которой земля не промерзает. Такая конструкция отличается эффективностью, но для ее реализации приходится провести большой комплекс земляных работ.
2. Тепло из воздуха. Этот механизм известен, благодаря обычному кондиционеру, принцип действия которого очень похож. Интересно, что даже на морозе такие устройства способны «добывать» тепло. Главное, чтобы температура на улице была не ниже 15 градусов мороза.
3. Трубы в воде. Особенность конструкции заключается в кольцевой форме исполнения и наличии внутри теплоносителя. Тип водоема не имеет значения. Это может быть озеро или речка. Главное — наличие достаточной глубины, чтобы исключить полное промерзание. Для повышения эффективности допускается применение насосов, которые будут выкачивать тепло из водоема. Для реализации такого замысла потребуется собрать систему из труб, привязать к ней груз и затопить. Единственным недостатком является риск случайного повреждения.
4. Применение геотермальных температур. Принцип действия прост. Сначала пробуривается несколько скважин на определенную глубину, после чего в нее опускается контур с рабочей жидкостью. Этот вариант хорош тем, что здесь не нужно много места. Но имеется и недостаток. Бурение производится на большую глубину, а сегодня такие услуги предоставляются далеко не бесплатно.

Тепловые насосы имеют один общий минус — высокую стоимость и сложность сборки конструкции. В целях экономии некоторые работы можно сделать самостоятельно, без привлечения специалистов, но суммарные затраты все равно оказываются высокими. Преимущество — в долговечности готовой системы.

Применение биогазовых установок

Многие концентрируют внимание на использовании природных альтернативных источников. Но энергию можно получить и искусственным путем, например, с применением биогазовых установок. Эти устройства позволят «добыть» газ для дома из навоза — отходов жизнедеятельности кур, свиней и прочей домашней живности. С помощью специального аппарата удается получить определенный объем газа, который проходит очистку и может применяться по назначению (для приготовления пищи, питания котла и прочих нужд). Оставшиеся элементы после переработки используются в качестве удобрения.

Как это работает? После сбора фекалий и складывания их в определенном месте запускается процесс брожения. Чтобы получить необходимый газ, подойдут отходы птицы или домашнего скота, но наиболее эффективным является последний вариант.

Чтобы ускорить процесс брожения, создается специальная среда, не подразумевающая доступа кислорода. Это значит, что отходы находятся в полностью герметичной емкости. Также для активизации процесса производится смешивание состава, для чего монтируются мешалки с электрическими приводами. В простейших устройствах управление может быть ручным.

​

Газ образовывается, благодаря двум типам бактерий:

• Мезофильные (проявляются активность при 30-40 градусах Цельсия).
• Термофильные — подключаются к процессу при достижении 42-53 градусов Цельсия.

Второй вариант бактерий более продуктивен. С одного литра площади исходного материала получается до 4-4,5 литров газа. Минус в том, что приходится поддерживать высокую температуру в установке, а это требует больших затрат.

Конструктивно биогазовый аппарат — это емкость с мешалкой. Самый простой вариант представляет собой бочку с крышкой и ручкой для перемешивания. Сверху делается вывод для подключения шланга. Именно по нему газ направляется в отдельную емкость. При таком варианте исполнения много газа не получить, но для приготовления пищи его будет достаточно.

Перспективы будут больше, если обустроить специальный бункер. Бывает двух типов:

1. Подземный.
2. Надземный.

Подземный бункер изготавливается с применением железобетона. Емкость делится на ряд отсеков, а стенки отделяются от земли с помощью теплоизоляции. Процесс переработки занимает 12-30 суток. Подача навоза происходит через специальный загрузочный бункер, а с другой стороны делается люк для выгрузки переработанной составляющей. Пятая часть полости остается свободной — именно здесь и собирается газ, который далее отводится через специальную трубку. Перед подачей потребителю природное горючее очищается путем прохода через гидрозатвор с водой.

Применение альтернативных источников энергии — отличный способ обеспечить все необходимое для комфортного проживания в своем доме. Главная сложность заключается в поиске денег для первоначальных инвестиций и желание воплотить замысел.

Альтернативная энергия - это энергия, источник которой отличается от тех, что мы привыкли использовать (уголь, газ, ядерное топливо, нефть и т.п.); чаще используется в контексте ограниченности ископаемых источников топлива и наличия у таковых выбросов вредных парниковых газов в атмосферу. Альтернативная энергия - относительно новая отрасль (поскольку не было необходимости искать что-то менее эффективное, но более чистое, чем уголь, например) не находит широкого числа сторонников, но переход к ней неизбежен. Когда мы найдем способы добычи большого количества электроэнергии (скорее, ее хранения), использования водорода и других элементов, эффективной солнечной или термоядерной энергии на замену привычным источникам, мир изменится до неузнаваемости.

Стоимость производства энергии из так называемых возобновляемых источников, например, ветра и солнечного света с каждым годом медленно, но верно снижается. Однако один из недостатков такого производства по-прежнему остается нерешенным – что делать с избытком произведенной энергии, как ее хранить? Допустим, при ветреной погоде ветряки производят достаточное количество энергии для питания электросетей. Но стоит ветру остановиться – энергии нет. Различные компании по всему миру пытаются решить эту проблему. Например, компания

Энергоносители помогают обеспечивать функции всех коммуникационных линий. При временном отсутствии основных магистралей можно использовать альтернативные источники электроэнергии. Они не так популярны, как традиционные, но выгоднее в плане эксплуатации и практически не вредят окружающей среде.

Откуда и в каком виде получить энергоресурсы

Использование солнечных панелей

Традиционными энергоисточниками являются тепловые, атомные и гидроэлектрические станции. Альтернативное энергоснабжение может самовосстанавливаться, является эффективным, дешевым и экологически безопасным. По факту энергия есть в природных ресурсах, нужно только попытаться ее извлечь. Без специальных навыков можно выполнить следующие работы:

• устанавливать солнечные коллекторы и батареи, чтобы запитывать освещение или греть воду;
• монтировать ветрогенераторы;
• использовать тепловые насосы для отопления дома за счет тепла воды, земли или воздуха;
• применять биогазовые установки для переработки отходов животных, птиц, человека.

Минус нетрадиционных энергоисточников – большие финансовые вложения для их организации.

Источники возобновляемой энергии

Ветрогенераторы на крыше частного дома

По причине ограниченности топливных ископаемых ученые всего мира разрабатывают и внедряют в эксплуатацию энергоисточники будущего. К возобновляемым относятся:

• Генераторы электричества – на территории России чаще всего используются электрические, бензиновые и газовые. Последний работает на сжиженном и природном топливе, за счет малошумности применяется в быту и является долговечным.
• Энергия солнца – человек пользуется электромагнитным излучением. Источник электричества и автономного отопления бесшумный, экологически безопасный.
• Ветряные установки – функционируют на основании трансформации кинетической энергии ветра в механическое вращение турбины, вырабатывающей переменный ток. Горизонтальные и вертикальные ветряки отличаются высоким КПД.
• Биотопливо – оптимальными вариантами будут жиры масличных культур, водоросли, газ от брожения органических отходов.
• Станции с водяным колесом – удобный энергоисточник, если рядом с домом имеется река. Турбинное колесо приводится в движении при помощи водных потоков.
• Геотермальные решения – на сейсмически активных территориях преобразовывают тепло, возникающее в момент выброса геотермальной воды.

Россия располагает несколькими солнечными станциями – в Оренбургской области (мощность 40 МВт), в Республике Башкортостан (мощность 15 МВт), на территории Крыма (10 штук по 20 МВт каждая).

Применение энергии солнца

Подключение солнечной батареи к домашней электросети

Альтернативное электричество на основе электромагнитного солнечного излучения оправдано для людей, у которых есть дача за городом. Причина – показатель суммарной мощности в хорошую погоду не более 5-7 кВт за час. На сегодняшний день популярны несколько солнечных установок.

Солнечные батареи

Сборка устройств производится из фотоэлектрических преобразователей. Промышленные элементы конструируются из минеров, вырабатывающих ток при воздействии прямого света. В частном секторе популярны кремниевые преобразователи поли- и монокристаллического типа. Последние отличаются КПД 13-25 %, но поликристаллические дешевле. Температурный диапазон пластин – от -40 до +50 градусов.

Солнечные коллекторы

Вакуумные солнечные коллекторы

Используются для нагрева воздуха или воды. Пользователь может задать направление нагретых потоков, организовать резерв на случай плохой погоды. Производители выпускают три модификации коллекторов – воздушные, плоские и трубчатые.

• Плоские пластиковые. Представляют собой черную и прозрачную панель в одном корпусе с центральным змеевиком из меди. При воздействии солнечных лучей нагревается нижний темный элемент. Он передает тепло медному змеевику, который греет воду. Плоский коллектор подходит для подогрева воды в бассейне или летнем душе. Минус технологии – для нагрева больших объемов требуется много элементов.
• Трубчатые. Имеют вид вакуумных или коаксиальных трубочек из стекла. По ним стекает вода, нагретая солнцем. Тепло, сосредоточенное внутри специальной системой, нагревает воду в накопительном резервуаре. Для циркуляции водных потоков применяется нанос. Трубчатый коллектор – неплохое решение для подогрева воды в ГВС и отопления.
• Воздушные солнечные коллекторы. Устройства напоминают плоские пластиковые модели за счет черной нижней и прозрачной верхней панели. Габаритные установки находятся на восточной или юго-восточной стене. В них за счет солнечного тепла нагревает воздух, подаваемый в дом и хозяйственные помещения специальными вентиляторами.

Солнечная энергия лучше всего подходит для теплых полов.

Самостоятельное изготовление солнечных панелей

Солнечные установки – альтернатива традиционному электричеству, которая в готовом виде стоит дорого. При собственноручной сборке можно снизить себестоимость конструкции в 3-4 раза. Перед началом создания солнечной панели нужно понять принцип ее функционала.

Как работает система солнечного электроснабжения

Для представления принципа работы стоит начать с конструкции. Устройство солнечных энергоисточников включает:

• солнечную панель – комплекс узлов преобразования солнечного света в электронный поток;
• АКБ – в системе их несколько, количество зависит от мощности потребителей;
• контроллер заряда – обеспечивает нормальную зарядку АКБ без перезарядки;
• инвертор – трансформирует ток низкого напряжения с батарей в ток высокого напряжения (для дома хватит 3-5 кВт).

Солнечные батареи по отдельности производят токи с низким напряжением (около 18-21 В), чего хватает для зарядки аккумулятора на 12 вольт.

Создание солнечной батареи

Материалы для изготовления солнечной панели

Сборка батареи производится из модульных фотоэлементов. В одном бытовом модуле находится 30, 36 и 72 элемента. Они соединяются последовательно с источником питания, максимальное напряжение которого – 50 В.

Для корпусной части понадобятся деревянные брусья, ДВП, оргстекло и фанера. Дно бокса вырезается из фанеры и вставляется в рамку из брусков 25 мм в толщину. По периметру рамы проделываются отверстия. Для предотвращения перегрева элементов шаг сверления должен составлять 15-20 см.

Для размера дна подсчитайте количество фотоэлементов и замеряйте каждый.

Сборка солнечной панели

Из ДВП канцелярским ножом вырезается подложка из ДВП с вентиляционными отверстиями. Их изготавливают по квадратно-гнездовой схеме с отступом на 5 см. Затем:

1. Элементы укладываются верхней частью на подложку и распаиваются.
2. Соединения производятся последовательно, порядово.
3. Готовые ряды присоединяют на шины, проводящие ток.
4. Элементы переворачивают и крепят в посадочном месте силиконом.
5. Проверяют параметры напряжения на выходе. Его диапазон составляет от 18 до 20 В.
6. 2-3 дня производят обкатку батареи для тестирования заряжающей способности.
7. По окончании проверки стыки герметизируют.

Подготовка панели к монтажу

Покрасьте и просушите подложку 2 раза.

После проверки функционирования собирают солнечную панель:

1. Выводят контакты входа и выхода наружу.
2. Вырезают крышку из оргстекла и фиксируют ее саморезами на заранее проделанные отверстия.
3. При использовании диодной цепи из 36 диодов с напряжением 12 В с детали снимают краску ацетоном.
4. В пластиковой панели проделываются отверстия, вставляют и распаиваются диоды.

На последнем этапе выполняется монтаж и ориентирование солнечной панели для облегчения доступа обслуживания и эффективности получения энергии.

Правила монтажа солнечной панели

Подключение солнечной батареи

Промышленные модификации могут вращаться самостоятельно. Бытовые устройства необходимо выставлять по нескольким параметрам:

• Удаление от затененных участков – дерево или высокий дом рядом сделают работу прибора неэффективной.
• Ориентир на солнечную сторону. Жители северного полушария ориентируют конструкцию на юг, южного – на север.
• Угол наклона – привязывается к географической широте участка. Летом солнечную панель лучше наклонять на 30 градусов к линии горизонта, зимой – на 70 градусов.
• Наличие доступа для обслуживания – уборки пыли, грязи, налипшего снега.

Устройство будет эффективным в случае прямой направленности лучей солнца на крышку.

Особенности ветрогенераторов

Вертикальный ветрогенератор

Источники ветровой электроэнергии работают по принципу преобразования кинетической энергии в механическую, а затем – в переменный ток. Электричество можно получить при минимальной скорости ветрового потока от 2 м/с. Оптимальной является скорость ветра от 5 до 8 м/с.

Виды ветряных генераторов

По типу крепления ротора существуют модификации:

• Горизонтальные – отличаются минимальным количеством материалов для изготовления и большим КПД. Минусы прибора заключаются в высокой монтажной мачте и сложности механической части.
• Вертикальные – работают в большом диапазоне ветровой скорости. Специфика генератора – необходимость дополнительной фиксации мотора.

По количеству лопастей существуют одно- или многолопастные модели. По материалу лопасти классифицируются на парусные и жесткие. Винтовой шаг установки бывает изменяемым (можно выставить рабочую скорость) и фиксируемым.

При строительстве ветровой установки обязательно создается и укрепляется фундамент.

Конструкция ветрогенератора

Конструкция ветрогенератора

Готовый ветряной генератор состоит из таких частей:

• вышка – ставится в ветреной зоне;
• лопастный генератор;
• контроллер лопастей – преобразует переменный ток в постоянный;
• инвертор – трансформирует постоянный ток в переменный;
• накопительный аккумулятор;
• резервуар для воды.

Накопительная АКБ сглаживает разницу в сезон ветров и период штиля.

Изготовление тихоходного ветрогенератора из генератора машины

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора

Поскольку комплект для сборки ветрогенератора стоит от 250 до 300 тыс. руб, конструкцию целесообразно сделать собственноручно. Понадобится генератор автомобиля и аккумуляторная батарея.

Лопасти обеспечивают работу других устройств ветряка. Самостоятельно их можно изготовить из ткани, металла или пластиковой трубы следующим образом:

1. Выбрать материал с хорошей ветроустойчивостью – толщиной от 4 см.
2. Рассчитать длину лопасти так, что диаметр трубы равнялся 1/5.
3. Обрезать трубу и применять ее в качестве шаблонов.
4. Пройтись по краям всех элементов наждачкой для удаления неровностей.
5. Зафиксировать пластиковые лопасти на диске из алюминия.
6. Произвести балансировку колеса посредством фиксирования в горизонтальном положении.
7. Обточить края ветрового колеса при вращении.

Оптимальная схема лопастей – большое количество, но меньший размер.

Мачта должна быть надежной, прочной и не раскачиваться

Проект изготовления мачты нужно начать с выбора материала. Понадобится стальная труба длиной 7 м и диаметром 150-200 м. При наличии препятствий колесо поднимается выше их на 1 м.

Для дополнительной устойчивости конструкции изготавливаются колышки под растяжку из стального или оцинкованного троса 6-8 мм в толщину. Мачту и колышки нужно забетонировать.

Процесс переделки автогенератора заключается в перемотке старторного узла и создании ротора на основе неодимовых магнитов. В приборе просверливаются отверстия под них. Магниты нужно ставить, чередуя полюса и заполнять пустоты эпоксидкой.

Ротор оборачивается бумагой для перемотки катушки в одном направлении по трехфазной схеме. На последнем этапе генератор тестируется – при 300 оборотах должно показывать 30 В.

Чем больше витков на катушке, тем эффективнее работает генератор.

Альтернативные ветровые источники тепла и электрической энергии собираются после изготовления поворотной оси. Понадобится труба с двумя подшипниками и хвостовая часть из оцинкованного листа 1,2 мм в толщину.

Генератор крепится к мачте посредством рамы их профтрубы. Расстояние от балки до лопастей должно быть больше 25 см. После сборки базовой конструкции монтируются контроллер заряда, инвертор и АКБ.

Отопление дома при помощи тепловых насосов

Отопление с помощью тепловых насосов

Европа уже несколько лет использует тепловые насосы, взаимодействующие со всеми альтернативными видами электроэнергии. В летнее и зимнее время установки забирают тепло из почвы, воздуха, воды и направляют его на обогрев помещения.

Разновидности тепловых насосов

В зависимости от потребностей в обогреве можно подобрать модели с 1, 2, 3 контурами, 1-2 конденсаторами. Они будут работать на нагрев и охлаждение либо исключительно на нагрев.

По типу энергоисточника и способу добычи электроэнергии устройства бывают:

• Воздух-вода. Тепловые потоки забираются из воздуха и нагревают воду. Системы подходят для климатических зон с зимней температурой -15 градусов.
• Земля-вода. Актуальны для умеренного климатического пояса. Монтируются в грунт посредством коллектора или зонда без разрешительных документов на бурение.
• Вода-вода. Устанавливаются рядом с водоемами. Зимой насос за счет нагрева источника обеспечивает теплом большой дом.
• Вода-воздух. Источник энергии – водоем. Тепловые потоки при помощи компрессора поступают в воздух. Он становится теплоносителем.
• Земля-воздух. Почва является источником тепла, которое передается в воздух компрессором. Переносчик энергии – жидкости-антифризы.
• Воздух-воздух. Приборы работают по принципу кондиционера – на охлаждение и обогрев.

Выбор источника тепла зависит от геологии местности и наличия препятствий для земляных мероприятий.

Как работает тепловой насос

Тепловой насос функционирует на основании цикла Карно – повышения температуры при резком сжатии теплоносителя. Поскольку устройства имеют 3 рабочих контура (2 – наружных, 1 – внутренний), конденсатор, испаритель и компрессор, схему их действия можно представить так:

1. Теплоноситель первого контура (находится в воде, на воздухе, в земле) забирает тепло и источников с низкими потенциалами. Максимальная температура узла около + 6 градусов.
2. Низкотемпературный носитель с низкой температурой находится во внутреннем контуре. Хладагент при нагреве испаряется, его пар в компрессоре сжимается. В этот момент выделяется тепло. Температура паров – от +35 до +65 градусов.
3. Тепло в конденсаторе попадает на теплоноситель из контура отопления. Пары становятся конденсатом и направляются в испаритель.

Цикл работы теплонасоса постоянно повторяется.

Тепловой насос из подручных материалов

Самодельный тепловой насос

Самоделка вполне реальна, если у вас имеются рабочие детали от бытовой техники.

Для подготовки конденсатора и компрессора понадобится:

1. Сделать компрессор насоса из компрессора холодильника либо кондиционера. Деталь фиксируют мягкой подвеской на стене котельной.
2. Сделать конденсатор. Оптимальный вариант – резервуар из нержавейки на 100 л.
3. Разрезать емкость болгаркой пополам, а потом вставить змеевик (медная трубка холодильника или кондиционера).
4. После монтажа змеевика сварить половинки бака.

Для качественного шва пользуйтесь аргоновой сваркой.

Для теплового насоса нужны две скважины

Испаритель изготавливается на основе пластикового бака на 75-80 л со змеевиком из медной трубы ¾ дюйма в диаметре. Она обматывается вокруг стальной трубы 300-400 мм в диаметре. Витки фиксируются перфоуглом.

На змеевике нарезается резьба для сцепки с трубопроводом. В установку закачивается хладагент, после чего испаритель крепится на стену.

Оптимальным источником для данных альтернативных способов получения тепла и электроэнергии будет вода из скважины либо колодца. Жидкость не замерзает даже в зимнее время.

Понадобится 2 скважины:

• для забора воды и ее подачи к испарителю;
• для сброса отработанной воды и ее поступления на испаритель.

Автономность теплового насоса обеспечат автоматические механизмы контроля движения теплоносителя по контурам отопления и давления фреона.

Получение тепла из других альтернативных источников

Наружный контур системы прямого теплообмена

При организации первого внешнего контура насоса понадобится эффективный тепловой