«Зеленая энергетика» открывает просто невероятные возможности. Из природы можно извлекать бесплатную, бесконечную энергию для бесперебойной работы коммуникационных систем. Её запасы каждый день возобновляются независимо от человеческой деятельности.
Чтобы умело применять дары природы, важно понимать их действие и сферы применения.
В статье рассказано о применении альтернативной энергии в доме. Информация поможет выбрать оптимальный способ получать тепло или электричество.
Установка для получения энергии от солнца, ветра, воды или земли описана подробно. Принцип работы каждой из них представлен кратко и доступно. Информация позволит сравнить различные способы и источники энергии.
Виды альтернативных источников энергии
Современные устройства для получения тепловой или электрической энергии из окружающей среды доступны в промышленности.
К наиболее востребованному оборудованию относят:
- солнечные батареи;
- солнечные коллекторы;
- ветрогенераторы;
- тепловые насосы;
- генераторы биогаза.
Научные достижения приводят к появлению новых моделей устройств для получения альтернативной энергии. Выбор подходящего варианта важен, но не менее важно правильная установка. Иногда может потребоваться сочетание разных агрегатов для полной эффективности.
Солнечная батарея вырабатывает больше электричества летом, а ветряная установка – зимой. Соединение их обеспечивает достаточным объемом автономного электричества на протяжении всего года. Аналогично можно сочетать и другие устройства.
#1: Использование солнечных батарей
Эти элементы всё чаще встречаются и становятся более разнообразными. Продаётся их как готовыми наборами, так и по отдельности. Последние с удовольствием используют мастера-любители, которые всё предпочтительнее делают собственными руками — это сравнительно несложное занятие.
Чтобы изготовить солнечную батарею Чтобы получить устройство со специальными характеристиками, необходимо купить достаточное число готовых фотоэлементов и соединить их в единую цепь.
Существуют монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Монокристаллические более производительны и долговечны, но эффективны только при стабильном потоке энергии. Поликристаллические менее эффективные и служат меньше, однако работают даже в условиях повышенной облачности.
Фотоэлементы располагают под защитным прозрачным слоем для поглощения энергии при сохранении заданной ориентации. Каркас с прозрачной наружной частью напоминает металлическую раму и служит для крепления панелей.
Вместо металлического могут применять деревянные корпуса. Это более ненадежный, однако подходящий вариант.
Из-за своей громоздкости конструкция со солнечными батареями чаще устанавливается непосредственно на крыше дома. Корпус монтируется на подставке с возможностью поворота панели с фотоэлементами. Такой механизм позволяет следить за движением солнца и, соответственно, улавливать больше ультрафиолетовых лучей в зависимости от времени года.
В случае сильного дождя панель устанавливается вертикально для защиты от повреждений и загрязнения. Установка панелей — лишь начальный шаг в реализации такой системы.
Для полного функционирования требуется подсоединить фотоэлементы посредством зарядного устройства к инверторной системе, работающей на солнечной энергии.
Для накопления получаемой электроэнергии потребуется… аккумуляторы для солнечных панелей, например, SUNLIGHT PzSЭти элементы возможно разместить под землёй, на глубине до трёх метров.
Правильный подбор инвертора для солнечных батарей Контроллер аккумуляторов — важный элемент для достижения максимальной эффективности всей системы. Хорошо подобранные компоненты и качественные расчеты минимизируют потери электрической энергии.
Интересный тип солнечных батарей — гибкий пленочный вариантРабочий слой наносят на полимерную пленку. Пленку устанавливают на стекла окон высотных зданий, естественно, с южной стороны.
Эффективность этих элементов несколько ниже традиционной – всего 7%. Вместе с тем практичность и экономия пространства уравновешивают это.
Современное и необычное устройство носит название BetarayБольшой стеклянный шар подобен линзе, собирая солнечный свет и направляя его на панель с фотоэлементами. Система может автоматически поворачиваться для получения наибольшего количества солнечного света.
Благодаря этому можно использовать меньше фотоэлементов и сделать поток солнечного света более стабильным. В темное время суток Betaray способна поглощать лунный и звездный свет. Достаточно немного, чтобы обеспечить полноценное уличное освещение. КПД этого устройства впечатляет для солнечных батарей — 35%.
Здесь можно найти полезные советы о выборе, установке и использовании солнечных батарей.
#2: Применение солнечных коллекторов
Это модернизированная и эффективная версия летнего душа. На даже небольшой даче есть бак с водой, который нагревается солнечным теплом до комфортной температуры.
Система из труб с циркуляцией воды на крыше позволяет получить достаточное количество тепла для горячего водоснабжения и отопления дома.
Функционирование этого альтернативного источника энергии обусловлено свойством воды и воздуха циркулировать при нагревании. Бачок теплообменника размещается выше труб коллектора. Нагретая вода поднимается вверх и поступает в верхнюю часть змеевика теплообменника.
Соприкасаясь с холодной водой из трубопровода, теплоноситель солнечного коллектора охлаждается и опускается вниз, чтобы вновь пройти через трубы, где его нагревает солнце.
Теплопередача с помощью естественного потока нагретой и охлажденной воды не требует дополнительного электрооборудования, например, насосов.
Из подручных средств можно собрать самую базу: трубы разных размеров, лист металла для опоры. Основание крепится к подставке из уголка или другого металлического элемента.
Внешнюю часть системы красят чёрным для лучшего поглощения тепла. Основа со трубами устанавливается регулируемой по углу наклона.
Необходимо установить бак теплообменника, разместить внутри него змеевик и связать все детали системы между собой, а также с системами водоснабжения и/или отопления.
Технологию производства солнечных коллекторов для отопления подробно изложили в… этой статье.
Производимые сегодня солнечные коллекторы более сложны по устройству и обладают большей эффективностью. Некоторые из них используют фреон в качестве теплоносителя, что позволяет добывать тепловую энергию и при низких температурах.
Промышленные агрегаты могут комплектоваться вакуумными трубками, блоком с фотоэлементами, датчиками температуры, системой автоматического управления и прочим. Цена подобного коллектора может быть значительной.
#3: Эксплуатация энергии ветра
Ветровые турбины — устройства, известные уже давно и пользующиеся популярностью у сторонников экологически чистой энергии. Это достаточно массивное оборудование, особенно если лопасти вращаются в горизонтальной плоскости. Версии с вертикально расположенными лопастями предпочтительнее.
Ветряное колесо устанавливают на высоком и крепком основании. Кручение лопастей приводит в действие генератор, получаемая энергия запасается в аккумулятор. После этого электроэнергию направляют на внутреннюю электрическую сеть дома или применяют по-другому.
Домашний ветряк может обеспечить электричеством небольшой загородный участок.
Промышленные модели современных ветрогенераторов Чаще всего комплектуются комфортным пультам для работы с электричеством.
Изготавливают самодельные устройства по простым схемам и чертежам. В сети доступны варианты различного типа и вида. Необходимо выбрать подходящее место для установки конструкции с сильным ветром, не мешающей окружающим. Чем выше установлены лопасти, тем лучше.
Не так давно компания Uprise Представила оригинальное изобретение: ветровую турбину на подвижной платформе.
По требованию её можно разобрать, сделав компактной, после чего доставить обычным внедорожником и смонтировать в другом месте.
Мобильная ветротурбина Uprise производит энергию мощностью 50 кВт. Эксперты в области альтернативной энергетики полагают, что этого достаточно, чтобы электроэнергией обеспечивать не самый большой частный дом и делиться излишками с соседями.
Ещё более нестандартный способ получения электроэнергии с помощью ветра — воздушный корабль. Makani Power.
Это высокотехнологичный воздушный змей с небольшими ветровыми турбинами. Цель — разместить генератор на большой высоте, где скорость ветра выше, чем на земле. Энергия передаётся вниз по кабелю, который также служит связующим звеном, удерживающим “воздушного змея”.
Интересный обзор ремонта ветрогенератора SF-600-5 Техника эконом-класса из Китая может продемонстрировать потенциальные проблемы в ее работе.
В статье изложены интересные идеи по изготовлению ветряков своими руками. Создание ветряной электростанции своими силами: конструкция, функционирование и примеры самостоятельных конструкций.
#4: Отопление на основе тепловых насосов
Эти устройства долгое время занимают почётное место среди устройств, предназначенных для получения возобновляемой энергии. Тепловой насос функционирует подобно холодильнику или кондиционеру, но в обратном направлении.
Такие приборы преимущественно применяют для обогрева жилья и подогрева воды, хотя некоторые модели эффективно функционируют в качестве кондиционеров летом.
Для обогрева такие системы задействуют энергию воздуха, земли и воды. В этих источниках потенциал энергии невелик. Внешний контур теплового насоса собирает эту рассеянную тепловую энергию и переносит ее внутрь системы.
В высокопотенциальное состояние энергия трансформируется с помощью хладагента, обычно фреона. Хладагент поглощает энергию, нагревается и попадает в компрессор. Внутри компрессора хладагент сжимается и через испаритель направляется в теплообменник внутреннего контура отопления.
Теплоноситель поглощает высокую температуру, фреон поступает в испаритель и вновь становится жидкостью. Получив малую энергию, фреон нагревается и продолжает цикл.
Тип теплового насоса определяется источником тепловой энергии и видом теплоносителя. “вода-вода”, “воздух-вода”, “воздух-воздух” С помощью подобного прибора возможно осуществить не только обычное водяное отопление, но и воздушное.
Многое мастеров самостоятельно изготовляют подобный агрегат, о интересных вариантах рассказано в следующих статьях.
- Изготовить тепловой насос с применением бывшего в употреблении холодильника: схемы, руководство и рекомендации по монтажу.
- Самостоятельное изготовление геотермального теплового насоса для обогрева жилья: конструкция, проектирование, сборка.
Добыча тепла из земли – непростой процесс, требующий большой площади участка и масштабных земляных работ. Трубы наружного контура помещают в траншеи и засыпают землёй. Вследствие этого дальнейшее использование участка будет ограничено.
Это позволяет поддерживать стабильную температуру теплоносителя в внешнем контуре, что существенно для эффективной работы теплового насоса. Если рядом находится водоем, установка наружного контура в воду не представляет сложности. В качестве замены водоема используют водяную скважину.
В качестве носителя тепла применяются мощные вентиляторы, забирающие его из воздуха через теплообменник. Температура атмосферного воздуха колеблется сильнее, чем при использовании воды или земли, однако установка оборудования и проведение монтажа куда проще.
Из-за низкой эффективности таких устройств в северных регионах – обогрев прекращается при минус двадцати градусах, проблему устраняют комбинированием двух видов отопительных систем.
#4: Биогаз в работе коммуникаций
Отходы представляют собой ещё один ценный источник для производства тепла. Переработка отходов с использованием анаэробных бактерий приводит к выделению метана, сероводорода, углекислоты и небольшого количества примесей.
Называют биогазом эту газовую смесь, её можно рассматривать и как современный источник энергии альтернативный.
Для получения горючего вещества не используют содержимое канализации. Вместо этого применяют органические остатки животного или растительного происхождения. Их помещают в прочную и герметичную емкость, туда же добавляют бактериальные культуры.
В устройстве установлен шнек для смешивания биологической массы, что повышает скорость реакции и эффективность работы генератора.
Массу для переработки смешивают с тёплой (примерно 40°С) водой. Летом долива требуется больше, зимой же влажность биомассы может быть около 90%.
Для поддержания температуры, подходящей для жизнедеятельности микроорганизмов, биогенератор утепляют. Все исходные материалы загружают через горловину, которая после этого закрывается герметично. Биогаз накапливается в верхней части устройства и выводят по патрубку.
Переработанные отходы выгружают через отдельный патрубок; представляют собой ценное удобрение, применение которому можно найти на участке. При самостоятельном создании биогенератора важен вопрос безопасности. Газ постоянно накапливается в емкости, там постоянно повышается давление.
В данном видео представлен процесс изготовления биогенератора из стальной бочки собственными руками.
Без контроля процесс может привести к взрыву устройства. Менее опасно располагать биогенератор под землей, а не наверху. Необходимо постоянно отбирать газ из емкости для регулирования давления.
С газом нужно быть осторожным. Это легковоспламеняемое вещество обладает резким и неприятным запахом, вдыхание которого опасно для здоровья.
Кроме перечисленных выше способов получения бесплатной энергии существуют ещё любопытные технические решения с большим потенциалом для применения в реальной жизни.
Эта мысль послужила началом создания летательного аппарата с установленным ветряными турбинами.
Из небольших деталей собирают большие светильники для освещения больших объектов.
Назначение и применение термогенератора
Устройства такого типа известны с середины прошлого века. Их назначение — преобразование тепловой энергии в электрическую. Современный промышленный термогенератор предназначен для установки на газовые котлы или дровяные печи длительного горения мощностью не менее 200 Вт.
Один из наиболее популярных типов термогенераторов функционирует вместе с керосиновой лампой.
Этот прибор может производить примерно 150 киловатт-часов энергии в месяц во время работы отопительных систем.
Его можно использовать дополнительно к солнечным батареям либо для компенсации частого отсутствия электричества.
Походные модели теплогенераторов способны преобразовывать тепло от костра в полезную энергию. В строительстве без электроснабжения такие устройства могут стать заменой генераторам, работающим на жидком топливе.
Выводы и полезное видео по теме
Видео расскажет о самых востребованных установках, функционирующих на альтернативных источниках энергии.
Главный минус альтернативных источников энергии — высокая стоимость оборудования и его установки. Передовые технологии работают хорошо и просто, но стоят дорого. Тем не менее, затраты окупятся с течением времени. Любителям самоделкин всегда есть возможность построить всё своими руками.
Каково ваше мнение о применении альтернативных источников энергии для жилья? Высказывайтесь, принимайте участие в дискуссиях и задавайте вопросы. Комментарии принимаются в расположенной ниже форме.