Альтернативная энергетика. Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Альтернативная энергетика. Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Обзор альтернативных источников энергии для частного дома

В условиях нынешнего постоянного роста тарифов владельцы частных домов начинают потихоньку использовать в своём хозяйстве альтернативные источники энергии. Это позволяет экономить на услугах ЖКХ. А некоторые владельцы просто лишены возможности подключения к энергетическим ресурсам. То есть, в некоторые районы просто невозможно провести электричество, отопление или это стоит очень дорого. Поэтому люди всё чаще обращают внимание на такие источники энергии, которые даёт природа, или получаемые из отходов жизнедеятельности человека. В результате появились некоторые устройства, которые мы рассмотрим в этой статье. Если для жителей многоквартирных домов использовать такие установки проблематично, то жители частного сектора вполне могут таким способом экономить на счетах за «коммуналку». Современные установки альтернативной энергии позволяют самостоятельно получать тепло, электричество и даже газ. Некоторые помимо обеспечения энергоресурсами дома, ещё и умудряются продавать их излишки.

Давайте, вкратце перечислим основные источники альтернативной энергии, которые можно использоваться в частном доме. Это:

  • Использование солнечной энергии для получения тепла и электричества;
  • Использование ветрогенераторов;
  • Различные виды тепловых насосов;
  • Энергия из биотоплива;
  • Самодельные гидроэлектростанции;
  • Прочие.

Теперь рассмотрим эти пункты подробнее.

Солнечная энергия для получения электричества и тепла

Солнце ─ это один из наиболее распространённых и мощных источников энергии, используемых в частных домах. С помощью различных установок солнечную энергию преобразовывают в тепло или электричество. Очень часто в домах можно встретить оба варианта. Современные модели и позволяют получать тепло и электричество в ясную погоду даже зимой. Так, что если в вашем регионе много солнечных дней, то такие установки рекомендуются для использования .

Получение электричества

Солнечные батареи, используемые для в электричество, 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 монокристаллическими и поликристаллические. Монокристаллические имеют КПД немного выше поликристаллических, и показывают хорошую производительность даже в пасмурную погоду.

Получение тепловой энергии

Солнечную энергию в частных домах также используют 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. Можно выделить три основных типа солнечных коллекторов:

  • Плоские;
  • Вакуумные;
  • Воздушные.
Плоские коллекторы

Конструкция таких коллекторов довольно простая и их часто можно встретить 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.

Солнечные лучи нагревают конструкцию и через абсорбер передаёт тепло воды, циркулирующей в змеевике. КПД таких систем небольшой, но они просты и могут быть изготовлены своими руками. Такие системы могут быть использованы для ГВС в летнее время года. Зимой в российском климате они неработоспособны.

Вакуумные коллекторы

Такие системы 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.




В состав систем с вакуумным коллектором входит накопитель, где подогревается вода. Циркуляция воды обеспечивается при помощи насоса, а вода обычно 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

Это 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.

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.

Ветрогенератор в частном доме

Ещё одним неиссякаемым источником энергии на нашей планете 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.


Тепловые насосы

Тепловой насос – это ещё один вариант установки для организации отопления и ГВС в частном доме. Только здесь 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.

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

  • Вода-вода;
  • Воздух-воздух;
  • Воздух-вода;
  • Грунт-вода.

Вне зависимости от среды, с которой идёт работы, в установках подобного типа присутствуют: компрессор, теплообменник, испаритель.

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.

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.



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

Человек с каждым годом потребляет все большее количество энергии. С 1970 по 2016 год энергопотребление в мире возросло в 4 раза. Цены на ресурсы растут, а запасы традиционных источников истощаются. В этой ситуации владельцы частных домов могут перейти на новые источники энергии. А сделав альтернативные источники энергии для дачи и частного дома своими руками, можно значительно сэкономить.

Что такое альтернативная энергетика

Энергоносители бывают традиционные и альтернативные. Деление является условным и меняется со временем.

К традиционным относят такие виды органических продуктов, как:

  • нефть;
  • природный газ;
  • уголь;
  • торф.

Традиционные энергоносители являются невозобновимыми, хотя их запасы в природе значительные, но не бесконечные. По прогнозам ученых, нефти и газа человечеству хватит максимум на 150 лет.

Современная практика обеспечения энергией не всегда экономически выгодна. Для примера, электрификация или газификация удаленного хутора или загородного дома из общей сети (работы по установке опорных столбов, протяжка проводов, прокладка труб, запорное оборудование., а также обслуживание) экономически нерентабельна. В этом случае для частных домов и дач есть смысл использовать нетрадиционные энергоресурсы – альтернативные источники энергии для дома.

Нетрадиционными видами энергии считают:

  • геотермальную;
  • солнечную;
  • ветровую;
  • энергию морских волн;
  • энергию отливов и приливов.

Альтернативные новые источники энергии в сравнении с традиционными обладают рядом преимуществ, что определяет их ценность – это возобновляемые источники (или неисчерпаемые), они экологически чисты. Альтернативные возобновляемые источники для частного особняка или дачи реализуются как генераторы ветра, солнечные батареи, тепловые насосы, а также их сочетание.

Подбор установок для получения тепло- и электроэнергии проводят с учетом климатических и топографических условий местности, где расположен частный дом. Это позволяет природные возобновляемые источники использовать наиболее эффективно.

Использование энергии солнца в частном доме

Излучение Солнца как альтернативная возобновляемая энергия является самым перспективным заменителем традиционных энергоносителей.

В России в частных загородных домах альтернативную энергию Солнца можно использовать для производства электроэнергии (гелиобатареи) и для получения тепла, где используют солнечные коллекторы (происходит нагрев теплоносителя).

Готовые установки, перерабатывающие свет в электроэнергию, солнечные панели, можно приобрести для частного дома в готовом виде, но их стоимость высока.

Изготовить для частного строения гелиоустановку самостоятельно вполне возможно. Это сэкономит значительную сумму, но потребует затрат сил и времени для работы. Кроме того, их КПД получается ниже, чем у промышленных моделей.

Для изготовления гелиобатарей необходимо выполнить следующие работы:

  • купить фотоэлементы (моно- или поликристаллические);
  • спаять их вместе согласно схеме;
  • изготовить каркас и коробку (обычно используют оргстекло);
  • усилить металлическим уголком или фанерой корпус изделия;
  • размесить спаянные фотоэлементы в подготовленном каркасе;
  • смонтировать такую установку на штатном месте.

Монтаж батарей проводят на самом освещенном месте крыши, при этом следует продумать способ регулировки их наклона.

Солнечная энергетика при использовании в частном доме имеет много преимуществ по сравнению с традиционными энергоносителями:

  • неисчерпаемость;
  • большое количество;
  • доступность в любом месте планеты;
  • экологичность;
  • отсутствие шумов;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • совершенствование технологий их производства.

Есть и недостатки у гелиоэнергетики:

  • значительные вложения на начальном этапе;
  • нестабильность поступления энергии (зависит от времени суток);
  • высокая цена аккумуляторных батарей;
  • использование редкоземельных и дорогостоящих ингредиентов в тонкопленочных солнечных панелях, что приводит к их удорожанию.

В России альтернативные возобновляемые источники используются и для выработки тепла, самый известный тепловой насос – это солнечный коллектор. С его помощью, как самостоятельной единицы, можно обогревать частный дом или использовать коллектор в сочетании с другими источниками тепла.

Солнечный коллектор является сложным инженерным устройством, который сделать самому не получится.

Ветровая энергия

Работа ветра используется человечеством достаточно давно – все парусные суда двигались благодаря его силе, ветряные мельницы благодаря ветру перемалывали зерно в муку.

Ветер является неисчерпаемым энергетическим источником. Ветровые установки, по прогнозам энергетиков, уже к середине нашего века будут обеспечивать более 30% всемирного энергопотребления.

Использованию потенциала ветра сегодня уделяется большое внимание – современные аналоги ветряных мельниц способны вырабатывать электро- и теплоэнергию в промышленных масштабах.

Такой подъем в производстве ветрогенераторов стал возможен благодаря появлению новых композитных материалов. Их использование значительно увеличило мощность установок, использующих энергетику ветра, – более чем в 10 раз всего за последнее десятилетие.

Сегодня в России промышленно выпускают ветрогенераторы от самых компактных до огромных, существуют ветрогенераторы с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Чтобы собрать для частного загородного дома самое простое устройство, достаточно иметь несколько магнитиков, проволоку и материал для лопастей.

Россия по использованию энергетического потенциала ветра находится на 56 месте в мире, уступая даже Люксембургу (в 3 раза больше мощность ветрогенераторов) и Кипру (в 5 раз больше мощность). При том, что в России огромный потенциал энергии ветра, взять, к примеру, побережье Дальнего Востока.

Преимущества работы ветрогенераторов очевидны:

  • бесплатный источник неисчерпаемой энергии – ветер;
  • ветрогенератор работает постоянно, полученная энергия запасается на аккумуляторных батареях, т. е. имеется всегда;
  • экологическая чистота и бесшумность работы;
  • эффективность работы не зависит от температурного режима – может использоваться в северных широтах, где солнечные батареи малоэффективны;
  • производительность зимой возрастает, так как ветер зимой всегда сильнее;
  • стоимость оборудования для использования энергии ветра значительно ниже, чем у солнечных батарей, т.е. окупаются они значительно быстрее.

При использовании ветрогенератора, этого альтернативного источника энергии для частного дома, следует учитывать следующие правила:

  • для производительной работы установки необходим устойчивый (желательно сильный) ветер, открытое пространство;
  • ветрогенератору необходим профилактический уход – раз в год обязательно проводить техобслуживание согласно инструкции;
  • установка ветрогенераторов проводится на мачте значительной высоты – нужна высотная техника и специалисты по их установке, самостоятельно их монтировать не стоит.

Биотопливо – еще один альтернативный источник

Из сырья растительного или животного происхождения, а также продуктов их жизнедеятельности или органических отходов получают биотопливо и используют его в дальнейшем как альтернативный источник производства электрической и тепловой энергии для частных домов.

По агрегатному состоянию биотопливо бывает:

  • твердое – лузга, щепа, топливные гранулы, брикеты, дрова;
  • жидкое – этиловый, метиловый спирты, биодизель;
  • газообразное – биогаз, водород.

Существует деление биотоплива по способу его получения:

  • химический;
  • термохимический;
  • биологический.

Различных видов отопления для частного домовладения, где используются альтернативные источники тепла, достаточно много:

  • отопительные котлы на твердом/жидком/биотопливе;
  • тепловые насосы на термальной энергии;
  • солнечные коллекторы;
  • инфракрасные обогреватели;
  • теплый плинтус.

В России с ее огромными территориями далеко не всегда можно подключиться к газовой магистрали – работы могут оказаться очень дорогими. В этих условиях для частных домовладений становятся выгодными экономически альтернативные источники отопления:

  • брикеты;
  • пеллеты;
  • гранулы из соломы, торфа, древесины и щепы и т.д.

В России сельские жители в частных домах активно используют биотопливо разных видов органики:

  • навоза;
  • рапса, сои;
  • растительных отходов и т.д.

При наличии частного хозяйства или дома любой желающий способен приготовить биотопливо. Его можно делать из навоза. При определенных условиях исходные продукты перебраживают в специальных емкостях, после чего излишки влаги выпаривают. В результате выделяется биогаз.

В качестве исходной смеси применяют:

  • конский навоз, торф или солома;
  • навоз + льняная костра;
  • навоз + домашний мусор;
  • конский, коровий навоз.

Срок окупаемости оборудования для производства биотоплива составляет несколько лет, а сырье для его получения относится к возобновляемым источникам энергии. Используя необычные источники, можно бесплатно получить энергию для частного дома.

Правильный подбор и грамотная эксплуатация альтернативных источников энергии в современных условиях позволит на 70-90% отказаться от закупки газа, тепловой энергии, возможно, и электричества. Существует достаточно много вариантов использования энергии окружающей среды, но работать с ней не так просто, как может показаться на первый взгляд. Потребуется выполнить максимально точный расчет параметров альтернативного энергоснабжения, учесть климатический пояс, месторасположение дома, плотность застройки и, главное, объем финансовых средств, которые можно было бы вложить в проект.

Виды альтернативной энергетики

Сразу нужно сделать оговорку: возможность полностью перейти на альтернативные источники энергии для частного дома вполне реализуема, но только в том случае, если энергообеспечение коттеджа или квартиры опирается на два-три различных способа получения «зеленых» тепла и электричества.

Исключением могут быть частные домовладения, расположенные в северных районах, где отапливаемый сезон длится не менее восьми месяцев. В этом случае за счет альтернативных источников можно всего лишь снизить потребление энергии на 40-50%. В южных районах на альтернативные источники электроэнергии и тепла можно перевести даже квартиры в многоэтажных домах.

Энергия солнца и кремниевые панели

Большинство проектов по освоению альтернативных источников связано с солнечной энергией. Компании-производители солнечных батарей активно рекламируют преобразователи и панели, как наиболее выгодные, экологичные и бесшумные. Но не все так просто. Прежде чем покупать и устанавливать солнечные панели в качестве главного источника тепла, стоит помнить о некоторых недостатках подобного способа получения альтернативной энергии:

  • Высокая стоимость солнечной электроэнергии, на сегодня разница составляет 2,5 раза в сравнении с тарифом электросетевых компаний;
  • Небольшая мощность источника энергии. С одного квадратного метра панели в солнечный день можно получить не более 150 Вт альтернативной электроэнергии, при том, что стоимость самой панели составляет около сотни долларов;
  • Сложность ремонта и ограниченный срок службы солнечных кремниевых панелей.

Перечисленные недостатки альтернативного солнечного источника энергии, которыми любят пугать чиновники электросетевых компаний, прежде всего, связаны с высокой стоимостью солнечного элемента. По оценкам специалистов, снижение розничной цены на кремневые батареи всего на 60% приведет к взрывному спросу на альтернативные источники солнечной электроэнергии.

Важно! Для установки солнечной батареи на крыше частного дома не нужны согласования и разрешения местных властей, если система не будет сопряжена с вводным контуром проводки электросетевой компании.

Альтернативный проект по использованию солнечной энергии

Использование солнечной энергии не ограничивается кремниевыми батареями. Существует еще одна схема источника альтернативной энергии на основе солнечной тепловой энергии. В отличие от полупроводниковых панелей с прямым преобразованием света в электричество, в основе альтернативной системы используется тепло, получаемое в нескольких тепловых солнечных коллекторах.

Разогретая до 120 о С вода или этиленгликоль поступает в бойлер-теплообменник, расположенный в подвале дома. Часть тепла отдается легкокипящей жидкости – бутану или фреону, которая направляется на небольшой электрогенератор с вихревой турбиной, а часть накапливается в массивном теплоаккумуляторе, заполненном расплавленным парафином.

Стоимость одной такой альтернативной установки примерно на 60-70% больше, чем для системы с кремниевыми панелями. По отзывам производителей, даже при более высокой цене спрос на альтернативный источник энергии значительно выше, чем на кремниевые панели:

  • Ресурс конструкции при условии ежегодного обслуживания составляет более 50 лет;
  • КПД альтернативной установки на солнечной энергии в 2,5 раза выше, чем у современной бытовой солнечной батареи.

Вместо дорогостоящих литий-ионных батарей в системе используется дешевый теплоаккумулятор, способный запасать энергию до 150 кВт/ч в электрическом эквиваленте. Это означает, что даже в зимнее время, в условиях непогоды и самого пасмурного неба, альтернативный источник энергии способен отапливать помещение площадью в 40-50 м 2 в течение 24-30 ч. Единственным существенным недостатком тепломеханического источника энергии является необходимость прибегать к услугам сертифицированных специалистов для монтажа и регулярного обслуживания системы.

Энергия ветра

Использование воздушных потоков в качестве ветровой нагрузки позволяет добиваться очень высоких мощностей, в пределах от 1-15 кВт на одну вышку. Классическая система получения альтернативной энергии с использованием ветра состоит из трех составляющих:

  • Металлическая или бетонная мачта с поворотной платформой;
  • Воздушный винт, соединенный механической трансмиссией с электрогенератором;
  • Аккумуляторная батарея с системой преобразования тока.

Стоимость ветровой электроэнергии зависит от размеров конструкции, чем больше высота, на которую поднят винт, тем выше эффективность источника альтернативной энергии. Для альтернативной установки мощностью 50 кВт/ч, поднятой на мачту в 50 м, цена производимой «воздушной» электроэнергии сопоставима с тарифом тепловой электростанции.

Для частного дома возможности использования ветра в качестве альтернативного источника значительно скромнее. Например, простейшая ветровая установка с высотой мачты в 4,5 м и диаметром четырехлопастного винта в 2 м, при ветре в 12 м/с выдает не менее 800-900 Вт/ч. Четыре ветроустановки способны заменить дорогостоящий источник энергии на солнечных кремниевых панелях площадью 20 м 2 . При этом стоимость альтернативной энергии будет вдвое выше сетевого тарифа.

Простейшая установка получения альтернативной энергии с винтом диаметром всего 70 см, установленная на балконе пятого этажа, позволяет получить 200 Вт/ч даже в условиях несильного ветра. Изготовить альтернативные источники энергии для дома своими руками не составит особого труда, необходимо только спроектировать винт специальной конфигурации, чтобы максимально снизить уровень шума.

В Китае малогабаритные установки с винтом 50 см широко используются в качестве альтернативного источника электроэнергии для питания фонарей уличного освещения и ретрансляторов беспроводного интернета, систем сигнализации и камер наблюдения на парковках и автомагистралях. Стоит такая «кроха» в 10 раз дешевле кремниевой панельки аналогичной мощности, а работает практически в любую погоду, даже без аккумуляторов.

При удачном выборе места под размещение мачты ветряная электростанция в качестве альтернативного источника электроэнергии окупается в течение 2-3 лет. Высота мачты должна составлять не менее 10-12 м, а диаметр лопастей – 2,5-3 м. Две вышки способны производить до 5 кВт/ч при среднем ветре.

Ветроустановки отлично работают в степной и гористой местности, в условиях плотной городской и пригородной застройки их эффективность снижается на 30-40%. Единственным недостатком ветроустановки остается высокий уровень зашумленности. Системы мощностью около 1 кВт способны генерировать шум, сопоставимый с децибелами работающего дизельного автомобиля.

Сила воды

Если рядом с домом протекает ручей или речушка, водный поток можно с успехом использовать в качестве источника энергии. Вода значительно слабее ветра по запасу энергии, поэтому для получения альтернативного источника с желаемыми 2-3 кВт/ч электроэнергии необходимо обеспечить следующие характеристики движения потока:

  • Перепад высоты или напор — не меньше 150 см, скорость течения не менее 70 см/с;
  • Расход воды – не менее 1,5-2 м 3 /с;
  • Диаметр рабочего колеса не менее 60 см.

Кроме изготовления самой конструкции альтернативного водяного привода, дополнительно придется построить запруду и обводной ливневый канал, что потребует значительных расходов.

В качестве самостоятельного источника энергии возможностей ручейка для обеспечения потребности дома будет явно недостаточно, а для использования полноразмерного пятикиловаттного привода потребуется как минимум оформить разрешение на использование водных ресурсов.

Тепло земли

Тепловые насосы можно смело причислять к одной из наиболее удачных схем альтернативного обеспечения тепловой энергией. В теории тепловой насос может поставлять на 60% больше тепловой энергии, чем потребляет.

Чтобы получить тепло с температурой потока не менее 70 о С, в грунт, на глубину на 6-7 м ниже уровня промерзания, укладываются трубы, объединенные в один контур-теплообменник. С помощью прокачиваемого теплоносителя отбирается внутреннее тепло грунтовых пластов и используется в тепловом насосе для дальнейшего обогрева помещения.

Биотопливо

Большинство альтернативных источников энергии обладают одним и тем же недостатком – сделать запас тепла или электроэнергии практически невозможно, если не считать сверхбольших теплоаккумуляторов и маломощных литиевых батарей к солнечным панелям.

Большинство владельцев частных домов предпочли бы использовать альтернативный вариант безопасного и простого в использовании биотоплива, которое можно было бы запасти на весь отопительный сезон.

На сегодня используются два варианта альтернативного топлива:

  • Биогаз, получаемый непосредственно на территории усадьбы или домовладения;
  • Пеллеты, гранулированные продукты переработки угля, торфа, древесины, отходов лесопиления.

Источником сырья для производства пеллет могут быть любые отходы древесины. Небольшой ротационный пресс, который можно легко установить в домашних условиях, превращает мешок измельченной стружки в несколько килограммов пеллет. В результате владелец получает источник альтернативного недорогого топлива, которое можно запасать и сжигать в специальных котлах с автоматической подачей пеллетной массы.

Биогаз представляет собой продукт переработки определенными культурами бактерий органических отходов, смешанных с коровьим и свиным навозом. Сырье загружают в металлическую емкость со свободно плавающей крышей и затирают порошком с бактериями.

На вторые-третьи сутки из бака начинает поступать биогаз, который можно использовать в качестве альтернативного газового топлива вместо метана. Достаточно лишь отрегулировать работу автоматики на газ с меньшей калорийностью.

Удобный, но не самый безопасный источник альтернативной энергии, так как биогаз не имеет запаха и в случае утечки может легко привести к возникновению пожара.

Система солнечного электроснабжения

Главная статья расходов альтернативного электроснабжения на солнечных батареях включает цену панелей, это примерно 160 руб. за 1 Вт или 80-85 долл. за метр квадратный поверхности. Для альтернативного энергоснабжения дома потребуется не менее 25 м 2 панелек из поликристаллического кремния.

На аккумуляторах можно сэкономить. Вместо дорогостоящего лития можно установить щелочную батарею, которая прослужит 15 лет при минимальном уходе за источником энергии. На комплект щелочных батарей уйдет еще 200-300 долл.

Можно приобрести готовые панели в чехлах с наклеенной подложкой и пропаянной проводкой за 500-700 долл. или купить и наклеить одиночные плитки на текстолитовую основу своими руками. Вместо дорогущей монокристаллической плиты используем поликристаллические соты за вдвое меньшую цену. Правда, коэффициент полезного действия поликремния на несколько процентов меньше, но потерю можно легко компенсировать дополнительной площадью элементов.

Устройство солнечной панели

Если планировать альтернативный источник энергии на длительную перспективу, то лучше всего отказаться от использования какого-либо биотоплива и водяных генераторов. Уже через десяток лет нормы выброса СО будут жестко контролироваться государством. Тогда как за установку альтернативного источника электропитания из поликремния можно будет получать субсидии, как это происходит в сегодня в Европе и Канаде.

Солнечная батарея представляет тончайший слой кремния с напыленными на торцы «бутерброда» медными или никелевыми электродами. Плоскость, обращенная к солнцу, обязательно защищается от пыли и влаги тонким кварцевым, ситалловым или поликарбонатным стеклом. Отдельные «бутерброды» спаяны в ряды и целые панели, способные выдавать по 80-100 Вт электрической мощности.

Панели соединяют последовательно и подключают к аккумулятору и преобразователю. Последний превращает постоянный ток панели в переменный 220 В, что позволяет подключать к альтернативному источнику обычную бытовую технику, освещение и системы жизнеобеспечения.

Кроме классической кремниевой панели, для альтернативного электроснабжения также используют так называемые титановые солнечные батареи. По сути, это два тонких стекла с напыленным, практически невидимым тонким слоем оксида титана, между которыми находится раствор электролита. Выглядит титановая панель, как обычное оконное стекло с едва заметным затемнением, но это не мешает альтернативному источнику выдавать энергию с КПД до 7%.

Панели вставляют в окна, используют для остекления веранд и целых этажей, применяют в качестве самостоятельного источника резервного электроснабжения и в паре с кремниевыми панелями.

Правила установки солнечной панели

В классическом исполнении солнечную панель необходимо устанавливать под углом в 55-60 о к линии горизонта. Для обычных двухскатных крыш это слишком большой угол наклона, поэтому приходится либо приподнимать батареи относительно ската крыши, либо мириться с небольшим снижением эффективности альтернативного источника электроснабжения и укладывать секции просто на солнечной стороне кровли.

В альтернативном варианте панели располагают на участке на специальных поворотных подставках, такой способ используют в загородных домах и дачах, где мощности альтернативного источника всегда не хватает, а свободной площади всегда в избытке.

Ветрогенератор в частном доме

Стоимость ветроустановки мощностью 1 квт/ч составляет не менее 600 долл. Для монтажа установки альтернативного электропитания, прежде всего, потребуется грамотно выбрать свободное место для мачты генератора. Вокруг вышки должно быть свободное пространство площадью не менее 20 м 2 .

Можно собрать самодельную конструкцию резервного источника энергии из следующих деталей:

  • Автомобильный генератор;
  • Воздушный винт 2,5м из фанеры и пластика;
  • Стальная двухдюймовая труба;
  • Тросовые расчалки.

Цена набора деталей едва превышает 150 долл., поэтому стоимость киловатта энергии, выдаваемой альтернативной системой питания, получится дешевле 3,5 руб. Резервный источник энергии окупится в три месяца.

Тепловые насосы для отопления

Эффективность альтернативного источника тепла зависит от структуры пород, наличия геотермальных вод, высокого содержания газов и залежей органического топлива, торфа и угля. Наилучший выход тепла можно получить на влажных болотистых почвах, самыми сложными для организации альтернативного теплоснабжения считаются тяжелые скальные породы.

Классификация тепловых насосов

В качестве альтернативных источников тепловой энергии используется несколько основных типов тепловых насосов:

  • С отбором тепла из грунтовых масс. Наиболее распространенная схема для организации альтернативного отопления с использованием стабильного источника тепла;
  • Нагрев теплообменника насоса из окружающего воздуха за пределами помещения. По данной схеме работает кондиционер в качестве теплового источника для легкого подогрева помещения в осенний период;
  • Отбор тепла из внутреннего помещения для охлаждения воздуха в режиме кондиционирования.

В качестве альтернативного источника тепловой энергии используются первых два типа тепловых насосов. Тепловой насос может работать как источник тепловой энергии, так и в режиме охлаждения. Альтернативная система охлаждения насоса примерно на 40-45% эффективнее кондиционера. Тепловые насосы в ближайшей перспективе уверенно перейдут из статуса альтернативных источников энергии в разряд основного способа получения тепла.

Принцип работы теплового насоса

Устройство и схема работы теплового насоса в качестве источника тепловой энергии приведена на схеме.

Работа альтернативной системы отопления во многом напоминает цикл обычного компрессионного или пароэжекционного холодильника, с двумя дополнительно установленными теплообменными контурами.

Первый контур альтернативного источника энергии изготавливается из нескольких десятков металлических труб, уложенных в скважины, глубиной от 40-100 м. Количество скважин может достигать 80-90 единиц для одного источника энергии мощностью 16-18 кВт. Скважины играют роль подогревателя для прокачиваемого антифриза и первичного источника энергии для теплового насоса.

Второй контур представляет собой медный теплообменник, сочлененный с первым контуром. В нем, как в холодильнике, циркулирует фреон или изобутан. В процессе конденсации фреона выделяется огромное количество тепловой энергии, которое через третий контур направляется на отопление дома.

Существуют также безнасосные схемы альтернативных источников энергии, в которых нет компрессоров и насосов, соответственно, практически нет потребления электрической энергии. КПД такого альтернативного теплового насоса меньше, поэтому для поддержания необходимой тепловой мощности источника энергии приходится увеличивать количество скважин.

Тепловой насос с узлами от бытовой техники

Простейший альтернативный источник тепла можно изготовить из деталей от мощного холодильника или уличной морозильной камеры. В таких системах в качестве агента — переносчика энергии используют углекислый газ. Компрессор мощностью 1,5 кВт способен выдать на медном радиаторе холодильника до 2,5 кВт тепловой энергии. Необходимо лишь оборудовать радиатор обдувом воздуха, а морозилку заглубить во влажный грунт на глубину ниже уровня промерзания. Такой альтернативного источник тепловой энергии способен эффективно отапливать помещение до 25 м 2 .

Обустройство и подключение внешнего устройства

Конструктивно тепловой насос выглядит, как холодильник, от которого идут трубы на радиаторы отопления и массивный бойлер-аккумулятор энергии. В альтернативном варианте трубы могут укладываться прямо в основание теплого пола.

Существует также альтернативный вариант укладки труб первого контура. Если рядом с домом существует источник любой воды, то для более эффективного забора тепла трубы первого контура лучше всего уложить как можно ближе к водному потоку.

Плюсы и минусы использования

В теории тепловой насос идеально подходит на роль альтернативного источника тепла, но на практике при эксплуатации приходится сталкиваться с таким явлением, как вырождение теплоотдачи скважин. После 1800-2000 часов работы грунт вокруг первого контура альтернативного отопления приходится подвергать регенерации.

Расстояние между скважинами должно быть не менее 6 м, поэтому под альтернативный способ получения тепловой энергии приходится отдавать значительную площадь участка. Стоимость установки теплового насоса сегодня самая высокая среди всех альтернативных источников энергии, минимум 10 тыс. евро.

Заключение

По мнению специалистов, покупка и установка альтернативных источников энергии на сегодня остается лучшим объектом для инвестиций. Система окупается даже раньше расчетного времени, а для ветровых конструкций этот срок может быть уменьшен до нескольких месяцев. Кроме того, это отличный способ избавиться от зависимости от поставок электрической энергии сетевых компаний.

Экология потребления.Усадьба:Сегодня мы поговорим об альтернативных источниках энергии. Тарифы на электроэнергию растут день ото дня. А в некоторый районах подключиться к магистральным сетям и вовсе практически нет возможностей, так как стоимость проводки и монтажа оказывается непомерно высока.

Когда не помогает технический прогресс, человечество начинает задумываться о природных источниках необходимой энергии, благодаря которым можно обогреть и осветить свой дом. Вот основные из них:

  • биоотходы,
  • энергия ветра,
  • тепловые насосы,
  • солнечная энергия.

Рассмотрим идею создания генератора из биоотходов. Действие его будет аналогично природному газу: отходы помещают в закрытую емкость, в результате их разложения выделяются метан и сероводород с углекислотой. Такие источники энергии используются на животноводческих фермах, и тем, кто желает перенять опыт, необходимо либо иметь собственное хозяйство, либо регулярно получать его отходы, и где-то их хранить. Хозяйством занимаются многие, у кого есть частные дома (например, держат кур), так что попробовать вполне можно.

Для создания генератора нужна емкость, которая будет герметично закрываться. В ней должен быть смонтирован специальный шнек для того, чтобы перемешивать отходы. Также, помимо отверстия для загрузки биоматериала, необходима трубка для отвода газа и штуцер для выемки отработанных отходов. Кстати, их можно использовать для удобрения земли и получения хорошего урожая. Повторюсь, что герметичность емкости крайне обязательна, иначе никакой энергии создать не получится. Если емкость не будет использоваться постоянно, то в ней нужен будет еще и клапан для сброса давления.

Итак, подберите размер емкости в зависимости от того, какое количество биоматериала вы планируете использовать. Выберите место для установки конструкции. Имейте в виду, что 1 тонна отходов ориентировочно дает 100 кубов газа. Дабы процесс развивался более динамично - необходимо организовать подогрев емкости. Для этого вам понадобится либо змеевик, либо установка ТЭНа. Бактерии, содержащиеся в отходах, становятся активными при нагревании.

Когда емкость нагреется до нужной температуры - подогрев должен отключиться автоматически. Газ, который получится при этом, преобразовывается в электричество через газовый генератор.

Чтобы использовать энергию ветра, также понадобится генератор, аккумулятор с контроллером для измерения уровня заряда и преобразователь напряжения. Все схемы ветрогенераторов работают по единому принципу. На собранную раму крепятся поворотный узел, лопасти и генератор на станине. Затем монтируется лопата с пружинной стяжкой. Генератор соединяют с поворотным узлом и устанавливают токосъемник. Далее провода подводят к батарее. При выборе пропеллера обратите внимание на его диаметр: от этой величины зависит, какое количество лопастей будет оптимальным для вашего ветрогенератора, и собственно - какое количество энергии он сможет генерировать.

Как вы видите, ничего сложного в монтаже и установке генераторов электроэнергии нет. Необходима, конечно, определенная сноровка, но чего не сделаешь в целях экономии средств! Помните только, что источники энергии (биоотходы и ветер) также должны быть постоянными.

Следующий вид альтернативного источника энергии - тепловой насос. Его устройство сложнее, а монтаж более затратный, поскольку предполагает бурение скважин на участке. Поэтому вряд ли он подойдет неискушенному владельцу загородного дома. Кроме того, будет необходим еще и водоем.

Остановимся лучше кратко на солнечных батареях. Их собрать немного проще, потому, что можно купить готовые фотоэлементы. На них есть отметки о мощности в вольт-амперах, поэтому вы сможете рассчитать, какое количество фотоэлементов вам необходимо.

Чтобы собрать корпус солнечной батареи вам понадобится лист фанеры. К нему вы прибьете деревянные рейки и просверлите отверстия для вентиляции. Внутрь необходимо поместить лист ДВП, на котором будет размещена уже готовая (спаянная) цепь фотоэлементов. Останется только проверить работоспособность цепи и прикрутить оргстекло. Вот, пожалуй, и все.

Как вы видите - особых трудозатрат при этом не требуется, равно как и не требуется научной степени по физике. И еще можно совместить работу нескольких вариантов электрогенераторов. В общем, чтобы создать на своем участке альтернативный источник энергии нужно немного смекалки и ясная голова. опубликовано

Тарифы на «классические» энергоносители (газ, уголь, бензин, нефть) день ото дня неуклонно повышаются. И это понятно. Ведь человечество давно уже традиционно использует невозобновляемые источники энергии. А их в природе хотя и много, но все же ограниченное количество. Когда-нибудь настанет то время, когда они иссякнут. И придется переключаться, по крайней мере на приватном уровне, на что-либо иное. Сделать альтернативные источники энергии для дома своими руками - лучший вариант для частника, владельца небольшого строения или компактного производства, не требующего огромных энергозатрат.

Прогнозы экономистов и ученых

Некоторые ученые предупреждают: природных ресурсов, используемых человечеством, может не хватить уже представителям ныне живущих поколений, не говоря о потомках! Подсчитано, что в современных условиях обычная семья тратит на оплату света, отопления, бензина для автомобиля до 40 процентов своего бюджета. А по скромным прогнозам экономистов эта доля может вырасти и до 70%! Поэтому для многих представителей так называемого среднего класса (и не только) альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные, - отличный и весьма экономичный выход из складывающейся ситуации.

Наиболее популярные

Вообще-то, практически любой природный фактор можно превращать в энергию. Например, ветер, солнце, силу воды, тепло земных недр, разложение биомасс. Наиболее популярно использование альтернативных источников энергии солнца и ветра. Однако этот вопрос не проработан в достаточной мере на законодательном уровне. Теоретически все ресурсы принадлежат государству. Поэтому, используя такие виды альтернативных источников энергии, как сила ветра или излучение солнца, скорее всего, придется заплатить налог.

Ветер

Подобного рода используют давно (яркий пример - ветряные мельницы, существовавшие еще в древние времена). Лет сорок назад активно начали строить ветряные электростанции. Альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные (миниветрогенераторы), как правило, состоят из специальных лопастей для улавливания ветра, соединенных с генератором напрямую или же через редуктор. Надо иметь в виду, что такой прибор эффективен только в местности, где есть постоянные ветра (например, на побережье моря). Также нужно помнить, что ветряки будут эффективными только при высоте мачты от пятнадцати метров (что довольно проблематично в условиях частного сектора).

Разновидности

Есть ветряки тихоходные. Они предназначены для скорости ветра до шести метров в секунду и характеризуются наличием множества лопастей (иногда до тридцати). Такие приборы малошумные, запускаются и при несильном ветре, но зато имеют низкий КПД при довольно большой парусности. Быстроходные ветряки используют ветер до пятнадцати метров в секунду. Они имеют три или четыре лопасти, достаточно шумно работают и обладают высоким КПД. Из всех видов они самые распространенные в мире. Роторные ветрогенераторы имеют вид бочки с вертикальным расположением лопастей. Они не требуют ориентировки по ветру, но зато у них самый низкий КПД.

Как использовать

Установить ветряки как альтернативные источники энергии своими руками довольно несложно. Вначале необходимо разметить место под мачту во дворе или в удобном месте на участке, где дует постоянно ветер (проанализировав расположение предварительно). Требуется заложить прочный фундамент, чтобы высокая (лучше - более 15 метров) мачта прочно держалась на земле. Ветряк (или несколько приборов) следует выбирать быстроходный. Можно купить в магазине, а тем, у кого руки «правильно выросли», - сделать по соответствующим чертежам самому. Такой информации сейчас довольно много в СМИ и специальной литературе.

Выбирайте тот вариант, который, по отзывам пользователей, покажется самым надежным и посильным в эксплуатации. В момент подключения машины, как показывает опыт, лучше позвать профессионального электрика. Он-то наверняка подскажет, как ваш ветряк правильно подключается, даже если имеется самоучитель и инструкция. И еще: для того чтобы запитать от этой энергии несколько лампочек и приборов (например, телевизор или компьютер), будет необходимо установить сразу несколько ветряков. Так что думайте, насколько вам это по карману. Не забывайте и об основном условии - наличии постоянно дующего ветра. Ведь устанавливать ветрогенератор в глухом лесу, как говорится, пустая трата времени и денег. А вообще-то, ветряки как альтернативные источники энергии своими руками сделать и установить в частном доме представляется вполне возможным и в финансовом, и в физическом плане.

Солнце

Его энергия является поистине неиссякаемой. И к тому же довольно перспективной в использовании. Все мы видели по телевизору европейские варианты «умного дома», где и отопление, и освещение, и нагрев воды производятся за счет применения солнечной энергии. Интересно, что за один год на поверхность почвы и воды попадает столько солнечного излучения, что его (если полностью использовать для получения энергии) хватило бы всему человечеству на многие тысячи лет! Остается, как обычно, только взять то, что «валяется» под ногами. А это бывает не так уж и просто. Загвоздка кроется в довольно низком КПД фотоэлектрических преобразователей и гелиоустановок, придуманных человечеством. Но в этом направлении ведутся постоянные работы ученых.

Гелиоустановки

Такие высокотехнологические приборы, как солнечные альтернативные источники энергии для дома, своими руками изготовить, безусловно, можно (и даже нужно). Только приготовьтесь к тому, что сделать это будет, скорее всего, не так-то просто, и без определенных навыков или помощи специалиста не обойтись!

Для нагрева воды

Наиболее целесообразное и простое использование приборов - для нагрева воды. Разделяют прямой и косвенный нагрев. К прямому относятся разнообразные теплицы, баки для подогрева воды на солнце, парники, застекленные лоджии, веранды, например. Такой вид нагрева позволяет использовать бесплатную солнечную энергию для выработки тепла в любом удобном месте: на крыше, на каком-либо открытом пространстве. В качестве теплоносителя применяют незамерзающие жидкости (антифриз), а последующая происходит в теплообменниках-накопителях. Из них же и производится забор воды на отопление и бытовые нужды.

Кстати, существует детский конструктор «Альтернативные источники энергии» («Знаток»), позволяющий собрать до 130 проектов. Дети в возрасте от пяти лет также могут приобщиться к созданию ветряков, использовать механическую, водную, солнечную энергию для получения электричества.

Солнечные батареи

Развитие привело к созданию солнечных батарей как наиболее эффективному способа использования излучения Солнца. Такого рода панель представляет собой систему полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электричество. Подобные системы обеспечивают бесперебойное и надежное, экономически выгодное снабжение частного дома электроэнергией. Особенно эффективны они в труднодоступных районах. Например, в горах, где много солнечных дней в году, а «официальное» снабжение электричеством отсутствует или страдает нерегулярностью. Или в местности, где есть частые перебои с поставкой электроэнергии от основного источника.

Преимущества установки

Подобная установка обладает следующими достоинствами:

  • не требует прокладывания кабеля к опорам, что значительно удешевляет производство;
  • минимизированы затраты на установку и обслуживание батарей;
  • экологическая чистота добываемой энергии;
  • малый вес солнечных батарей;
  • полнейшая бесшумность при эксплуатации;
  • довольно длительный срок использования.

Недостатки

Проблемы альтернативных источников энергии, таких как солнечные батареи, заключаются:

  • в трудоемком процессе сборки;
  • в том, что они занимают много места;
  • чувствительны к механическим повреждениям и загрязнением;
  • не функционируют в ночное время;
  • их эффективность сильно зависит от солнечной или пасмурной погоды.

Монтаж

Альтернативные источники энергии - солнечные батареи - монтируются при определенных навыках достаточно легко. Вначале нужно осуществить подбор необходимых материалов для конструкции. Нам понадобятся качественные фотоэлементы (из моно- или поликристаллического кремния). Лучше взять те, работа которых эффективна и при пасмурной погоде - поликристаллы, легкодоступные в наборе. Ячейки покупаем одной фирмы-производителя, чтобы все было совместимо и взаимозаменяемо. Также нужны будут проводники, соединяющие фотоэлементы. Корпус изготавливается из Его габариты определяем по количеству ячеек. Для внешнего покрытия - оргстекло. Для крепления на крышу дома используем саморезы. Для пайки проводов - обыкновенный паяльник. В общем, ничего «военного». При помощи хорошей инструкции, как правило, прилагаемой к набору, можно разобраться самому. На крайний случай пригласить в помощники соседа по даче.

Похожие публикации