Альтернативные источники энергии для электроснабжения дачи или дома. Альтернативные источники электроэнергии для частного дома
Альтернативные источники энергии для частного дома для отопления
Здесь вы узнаете:
Расценки на коммунальные услуги постоянно растут, что вынуждает людей использовать более экономичные и дешевые источники тепла. Для этого разработано множество технологий, позволяющих вырабатывать тепловую энергию с минимальными денежными затратами. Альтернативные источники энергии для частного дома позволяют оптимизировать затраты и получить недорогое тепло для отопительных систем. Что же это за источники? Об этом мы поговорим в рамках данного обзора.
Самые распространенные альтернативные источники тепла:
- Солнечная энергия – доступна во многих регионах, причем почти бесплатно;
- Тепловые насосы – нельзя сказать, что это самый экономичный вариант обогрева, но смысл в использовании все-таки есть;
- Топливные брикеты и биотопливо – созданны природой;
- Ветрогенераторы – дорогое оборудование, позволяющее задействовать дармовую энергию ветра;
- Инфракрасное отопление – отличная альтернатива обычному водяному отоплению.
Поговорим обо всем более подробно и вычислим их сильные и слабые стороны.
Котел на биотопливе
Человечество, в результате своей деятельности, производит гигантское количество отходов. Многие из них имеют биологическую природу и не вредят экологии. К ним относятся древесные щепки, кукурузные початки, солома, торф и многое другое. Все это прекрасно горит, о чем свидетельствуют взрывы на деревообрабатывающих комбинатах и горящие торфяники. Поэтому подобным видам топлива уделяется все большее внимание – на рынке начали появляться прессованные брикеты, пеллеты, торф в гранулах, прессованная древесина и прочие продукты, изготовленные из растительных материалов.
В результате на свет появляется экологически чистое топливо, которое можно использовать для обогрева частных домов. Оно не загрязняет окружающую среду, избавляя ее от гор ненужного мусора. Естественно, что та же древесная стружка может сгнить самостоятельно, никак не повлияв на экологию. Но зачем пропадать столь ценному материалу, который может стать отличным альтернативным источником? Достаточно только спрессовать ее и придать удобную для применения форму.
Те же кукурузные початки являются прекрасным источником тепла, сгорая с очень высокой температурой – не зря их добавляют вместе с дровами при растопке печей в деревенских банях. Что касается пеллет, то для их изготовления используются не только древесные опилки, но и шелуха от семечки.
Тепловые насосы
Тепловая альтернативная энергия окружает нас повсюду. Она есть в земле, воде и даже в воздухе. Поэтому нам ничто не мешает аккумулировать ее и подавать в обогреваемые помещения. Например, тепло может быть извлечено из незамерзающих слоев грунта, начинающихся уже в нескольких метрах под землей. Тепловые насосы закачивают туда специальный теплоноситель, испаряющийся при низких температурах. Наверху он конденсируется и отдает тепло в помещения (примерно таким образом работает холодильник, забирая тепло у продуктов и отдавая его в атмосферу через радиатор).
Тепловые насосы не являются автономными источниками тепла, так как для их работы нужна электроэнергия. Но если сравнивать «прожорливость» классических электрических отопительных систем и систем, построенных на базе тепловых насосов, то экономичность может достигать 20-30%, в зависимости от источника тепловой энергии и эффективности оборудования. Откуда выгоднее брать тепло?
- Из воздуха – специалисты отмечают невысокую стоимость оборудования, но оно будет эффективным только в теплых регионах, так как падение температуры воздуха приводит к падению эффективности работы теплового насоса;
- Из грунтовых вод – подводные течения, расположенные ниже линии промерзания грунта, никогда не замерзают и являются отличным источником тепла;
- Из грунта – тепла в земле очень много, так как на глубине уже нескольких метров температура всегда положительная.
Любой из этих источников можно использовать для обогрева своего жилища.
Для того чтобы подобрать наиболее эффективный, экономичный и недорогой источник тепла, следует обратиться к профильным специалистам, занимающимся монтажом систем отопления с тепловыми насосами – условия работы и стоимость оборудования варьируются в зависимости от особенностей того или иного региона и даже района.
Солнечные коллекторы
Солнце поставляет на нашу планету гигантское количество тепловой и световой энергии. Человек давно стремится овладеть этой альтернативной энергией, но сталкивается с многочисленными проблемами. Главное проблемой является ограниченное количество энергии, получаемой на 1 кв. м. земной поверхности. Поэтому солнечные коллекторы, используемые для аккумуляции тепла от нашей родной звезды, обладают достаточно большими размерами.
То же самое относится к солнечным батареям – ученым удалось создать достаточно эффективные солнечные элементы, вырабатывающие электроэнергию, но площадь батарей остается огромной.
Солнечные коллекторы устанавливаются на крыше и служат для генерации почти дармового тепла. Оно поступает в отопительную систему и передается в обогреваемые помещения. Благодаря достижениям разработчиков, такие системы могут показать неплохую эффективность. Отпугивают только большая стоимость оборудования и низкая эффективность в пасмурную или в очень холодную погоду.
Альтернативой солнечным коллекторам становятся солнечные электрические батареи. Они генерируют электроэнергию, которая потом превращается в тепло, создаваемое электрическими котлами. Но для получения достаточного количества электроэнергии придется заставить солнечными батареями всю крышу, потратив на это приличную сумму денег. Впрочем, для некоторых районов солнечные батареи и коллекторы могут стать наиболее приемлемыми.
Еще одним достоинством солнечных батарей является то, что ими можно запитать всю домашнюю электронику, дополнив локальную энергосистему аккумуляторными батареями и инверторными преобразователями.
Ветряные генераторы тепла
Создавая альтернативное отопление частного дома своими руками, можно обратить внимание не только на биотопливо и солнечные коллекторы/батареи, но и на ветряные генераторы. Они обеспечивают генерацию электроэнергии, которая трансформируется в тепло. Стоимость оборудования не очень высока, но его применение оправдано лишь в том случае, если в данной местности постоянно дуют ветра. Хорошую эффективность показывают ветряные генераторы с вертикальными роторами, вращающимися при любом направлении ветра.
Инфракрасное отопление
Многие знакомы с системами теплых полов – они монтируются не только в кухнях и в ванных, но и в жилых помещениях. В последние годы на рынке появилась альтернатива жидкостным теплым полам, в которых источником обогрева является теплоноситель из отопительной системы – это специальная инфракрасная пленка, работающая от электроэнергии. Она укладывается под напольное покрытие, заставляя его излучать тепло. Таким образом, здесь отсутствуют лишние тепловые потери, присутствующие в традиционных электрических и водяных теплых полах.
Инфракрасное отопление может работать как базовый, так и в качестве вспомогательного источника тепла.
remont-system.ru
Альтернативные источники энергии для электроснабжения дачи или дома
В современных городах существует высокая концентрация населения, которому поставляется электрическая энергия высокого качества. А в сельской местности, характеризующейся протяженными линиями воздушных передач, этот вопрос до конца не решен.
Напряжение, подводимое к зданиям, расположенным на удаленных концах ЛЭП, не только не отличается стабильностью, но может отключаться по различным причинам.
В этой ситуации люди ищут альтернативные источники электрической энергии, которые способны поддерживать нормальное электроснабжение на даче и в частном доме.
Наши советы помогут домашнему мастеру выбрать наиболее подходящий тип генератора, который оптимально подойдет для восстановления напряжения на время устранения неисправностей на питающей ЛЭП или позволит использовать его мощность для постоянного электроснабжения.
Содержание статьи
Краткие сведения о возможностях домашней электростанции
Термином «генератор» называют технические устройства, способные вырабатывать электрический ток за счет преобразования какой-то исходной энергии в электричество. Например, на автомобиле оно создается за счет механического вращения ротора внутри статора, а у гелиобатареи — в результате облучения лучами солнечного света чувствительных фотоэлементов.
Электрические генераторы выпускаются широким ассортиментом, выполняют различные задачи электроснабжения. Для правильного выбора альтернативного источника энергии его необходимо точно проанализировать по характеристикам:
- максимальной мощности нагрузки;
- видам электрического тока: постоянной или синусоидальной формы;
- параметрам потребителей (резистивная или реактивная нагрузка), влиявших на запуск и работу;
- продолжительности рабочего цикла;
- способам включения: ручной или автоматический режим;
- другим специфическим условиям эксплуатации.
Это значит, что один альтернативный источник энергии способен автономно обеспечивать электрическим питанием не только частный дом, но и поселок, а другой — едва справится с мощностью потребителей одной квартиры. Но стоимость их будет отличаться на несколько порядков.
Минимальные требования к домашнему источнику электроэнергии
Перед выбором самого простого генератора для дома следует учесть только основные приборы, которые он должен питать, и подбирать его по их параметрам. Например, если электричество отключают всего на несколько часов, то можно исключить работу холодильников и морозильников, ибо они способны держать холод в течение этого периода.
Минимальные функции бюджетного источника электрической энергии способен обеспечить обыкновенный автомобильный аккумулятор с напряжением 12 вольт любой мощности, но, желательно — увеличенной. К нему можно подключить:
- резервное освещение на основе нескольких светодиодных светильников;
- ноутбук, компьютер или цифровой телевизор напрямую к выходным цепям блока питания. Этим исключается двойное преобразование постоянного и переменного напряжений 12 вольт в 220 и назад.
Аккумулятор будет питать эти приборы и постепенно разряжаться. Для его подзаряда достаточно использовать снятый с автомобиля генератор, ротор которого можно крутить велосипедным тренажером.
С этой целью заднее колесо велосипеда просто вывешивают на подставке, а на одну из его свободных звездочек устанавливают вторую цепь, которая будет передавать крутящий момент от педалей на ротор автомобильного генератора.
За счет такой простой конструкции удобно заниматься на велотренажере и одновременно смотреть телевизионные передачи или пользоваться интернетом с ноутбука или компьютера. В условиях дефицита физических нагрузок это довольно неплохой способ поддержания здоровья и одновременной экономии электроэнергии для дома.
Обзор особенностей альтернативных источников энергии
Возможности синхронных и асинхронных конструкций
Генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую, работает следующим образом:
- обмотка ротора вращается внутри магнитного поля и по ней протекает ток;
- его магнитное поле по магнитопроводу проникает через витки статора и индуцирует в них синусоидальный электрический ток.
В зависимости от конструктивных особенностей статора и ротора их электромагнитные поля могут вращаться одинаково, как у синхронных конструкций, или — быть смещены на величину скольжения у асинхронных.
Простой самодельный генератор асинхронного типа можно сделать своими руками из обыкновенного асинхронного двигателя. Его просто надо подобрать по электрическим характеристикам и, особенно — величине вырабатываемой мощности.
Выбирая для дома конструкцию генератора по мощности, учитывают, что при запуске любых электрических двигателей в схеме питания возникают токи нагрузок с апериодическими составляющими. Их может устранить только специальная система подключения частотного преобразователя, которая еще редко применяется на практике.
На основе синхронных и асинхронных конструкций работают автономные генераторы, получающие питание от двигателей внутреннего сгорания, а также водяные и ветряные конструкции, выполняющие задачи электроснабжения различными способами.
Генераторы на двигателях внутреннего сгорания
Сейчас домашнему мастеру не сложно купить подобную заводскую модель, ориентируясь не только на стоимость топлива и конструкции, но и выходную цену производства одного киловатт часа электроэнергии. Эту характеристику желательно просчитать для всех типов двигателей сгорания.
Бензогенераторы
Подобные альтернативные источники электрической энергии создаются для непрерывной эксплуатации в течение нескольких рабочих часов. Самые маленькие модели, обладая небольшим весом, способны вырабатывать мощность менее 1кВт.
Простая конструкция имеет отвод тепла за счет естественной рециркуляции воздуха. После этого она требует остановки для охлаждения и обслуживания.
На лицевой панели расположены элементарные органы управления и приборы контроля работы бензинового двигателя и электрических характеристик генератора. Они необходимы для визуального наблюдения параметров со стороны оператора.
Средний класс бензогенераторов способен выдавать мощности до нескольких киловатт для электроснабжения частного дома.
Генераторы на дизельном топливе
Альтернативные источники энергии, работающие на солярке, лучше приспособлены к длительному электроснабжению потребителей. Они могут иметь систему обдува и отдельные функции, облегчающие эксплуатацию. Обычно их выпускают с повышенной мощностью.
Дизельные генераторы, как и бензиновые, образуют неприятный для человека выхлоп отработавших продуктов сгорания топлива, при работе создают раздражающий слух шум. Поэтому они требуют установки в удаленных помещениях и монтаж системы отвода газов от дома в атмосферу.
Газогенераторы
Эти альтернативные источники энергии питаются от различных видов природного газа, включая метан. Выходная мощность, как и у дизельных конструкций, может составлять от нескольких киловатт, что вполне достаточно для электроснабжения отдельного дома.
Приборы среднего класса мощности уже имеют в своем составе систему автоматики, использующую режим автоматического включения резерва — АВР, который оперативно восстанавливает питание дома при пропадании напряжения на основной линии электроснабжения.
По сравнению с дизельными аналогами равной мощности газогенераторы меньше шумят, а выделяемые продукты сгорания не обладают высокой токсичностью.
Газогенераторы часто выпускают в модульном контейнером исполнении, позволяющем устанавливать их поблизости от жилого здания. При подключении к системе газоснабжения или специальной емкости, регулярно заправляемой топливом, они способны работать в качестве источников постоянного электроснабжения.
Генераторы комбинированного типа
В зависимости от конструкции подобные альтернативные источники энергии способны работать на различных видах топлива. Чаще всего они используют сочетания газа с бензином или соляркой.
Генераторы комбинированного типа обладают преимуществами газовых конструкций и в то же время их двигатель способен работать от других видов топлива.
Перечисленные устройства генераторов приведены с минимальным набором функций электроснабжения, которые могут понадобиться владельцу частного дома или дачи. Более мощные конструкции в каждом классе способны выполнять повышенные задачи, работая автономной электрической станцией.
Генераторы на природной энергии
Домашнего мастера могут заинтересовать конструкции альтернативных источников энергии, работающих за счет:
- порывов ветра;
- течения воды;
- облучения солнечным светом.
Ветрогенератоы
Довольно заманчивые предложения об использовании энергии ветра часто заканчиваются разочарованием.
Причин для этого много потому, что такие альтернативные источники энергии на первый взгляд обладают простой конструкцией, а на самом деле требуют точного инженерного расчета и анализа метеорологических особенностей местности.
Многие попытки изготовить ветрогенератор своими руками заканчиваются неудачами из-за:
- трудностей создания устройства эффективного ветряного колеса с лопастями винта аэродинамической формы, которая давно применяется в самолетостроении;
- сложностей учета меняющихся скоростей ветра;
- расположения вращающихся частей на высоте вдали от жилого строения;
- обеспечения жесткой и прочной конструкции мачты, способной надежно противостоять ураганным нагрузкам.
Производители ветрогенераторов стандартизируют свою продукцию под разные климатические условия, предлагают всевозможные технические решения по мощности, различные способы установки вплоть до простого монтажа на крыше здания. Однако это может закончиться расшатыванием строительных элементов стен и крыши, образованием в них трещин.
Самодельные гидроэлектростанции
Альтернативные источники электрической энергии, использующие мощности водяного потока, проще всего подходят для изготовления своими руками.
Они могут работать от небольшого ручья, как видно на фотографии, или направляемого на них более мощного потока реки.
Показанная ниже гидроэлектростанция собрана руками нескольких умельцев. Она питает бесплатной электроэнергией 30 домов в сельской местности.
Для подобных конструкций можно использовать асинхронные электродвигатели, переключенные в режим генератора. Их устанавливают на стационарно смонтированном оборудовании, как показано на фото выше, или на плавающих станциях.
Энтузиасты гидроэлектростанций создают свои устройства разных типов, используя их в самых неожиданных местах, например, потоках фекальных вод очистных сооружений.
Недостатки подобных конструкций:
- обязательное наличие потока воды, способного крутить водяное колесо;
- замерзание водоемов во время морозов.
Чтобы не терять электроэнергию гидроэлектростанции в зимний период существуют конструкции водяных колес, располагаемых на дне реки. Они создаются для круглогодичного электроснабжения.
Солнечные батареи и станции
Если первоначальные конструкции гелиобатарей разрабатывались только для космических аппаратов, то сейчас их массово производят для бытового использования.
Солнечные батареи работают в разных устройствах. Они применяются для питания электроэнергией небольших приборов в качестве автономного источника и мощных электрических станций.
Для создания домашней гелиостанции необходимо использовать:
- солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток;
- контроллер, принимающий и распределяющий энергию батарей на:
- аккумуляторы, служащие накопителями;
- потребители постоянного тока;
- инвертор, изменяющий форму сигнала до чистого синуса и повышающий его напряжение до 220/380 вольт.
Все эти устройства необходимо согласовать по мощности, техническим характеристикам и нагрузкам.
Выбирая любую конструкцию альтернативного источника энергии для электроснабжения дачи и дома, не забывайте об элементарном соблюдении правил электрической безопасности. Обязательно используйте автоматические защитные устройства.
Практическую реализацию принципов автономного электроснабжения дома и оборудования фермы на примере ветрогенератора и солнечной электростанции можно посмотреть в видеоролике компании МикроАрт.
Поскольку статья носит чисто обзорный характер, то многие технические вопросы в ней не раскрыты. Задавайте их в комментариях. Сейчас вам удобно поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.
Полезные товарыhousediz.ru
Альтернативная энергия для частного дома
Для владельцев частных домов есть возможность значительно уменьшить счета за коммунальные услуги или вообще не пользоваться услугами поставщиков тепла, электроэнергии и газа. Можно даже обеспечить немалое хозяйство, а при желании и продавать излишки. Это реально и некоторыми уже проделано. Для этого используют альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии могут обеспечить все потребности
Откуда можно получать энергию и в каком виде
На самом деле энергия, в том или ином виде, в природе есть практически везде — солнце, ветер, вода, земля — везде есть энергия. Основная задача — извлечь ее оттуда. Этим человечество занимается уже не одну сотню лет и достигло неплохих результатов. На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем альтернативная энергетика не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Итак, что можно сделать:
Все альтернативные источники энергии способны полностью обеспечить потребности человека, но для этого требуются слишком большие капиталовложения или/и слишком большие площади. Потому разумнее делать комбинированную систему: получать энергию от альтернативных источников, а при недостатке «добирать» из централизованных сетей.
Использование солнечной энергии
Один из самых мощных альтернативных источников энергии для дома — солнечное излучение. Для преобразования солнечной энергии есть два типа установок:
Не стоит думать что работают установки только не юге и только летом. Хорошо они работают и зимой. В ясную погоду при выпавшем снеге выработка энергии только немного ниже летней. Если в вашем регионе большое количество ясных дней, использовать подобную технологию можно.
Солнечные батареи
Солнечные батареи собирают из фотоэлектрических преобразователей, которые изготавливают на базе минералов, которые под действием солнечного света испускают электроны — вырабатывают электрический ток. Для частного применения используются кремниевые фотопреобразователи. По своей структуре они бывают монокристаллическими (сделаны из одного кристалла) и поликристаллическими (много кристаллов). Монокристаллические имеют более высокий КПД (13-25% в зависимости от качества) и более продолжительный срок службы, но стоят дороже. Поликристаллические вырабатывают меньше электроэнергии (9-15%) и быстрее выходят из строя, но имеют более низкую цену.
Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращаться с ними надо аккуратно — они очень хрупкие (монокристаллические тоже, но не в такой степени)
Сборка солнечной батареи своими руками несложна. Сначала надо приобрести некоторое количество кремниевых фотоэлементов (количество зависит от требуемой мощности). Чаще всего их покупают на китайских торговых площадках типа АлиЭкспресс. Затем порядок действий прост:
Несколько слов о том, почему подложку для солнечной панели (батареи) надо красить в белый цвет. Рабочий диапазон температур кремниевых пластин от — 40°C до +50°C. Работа при более высоких или низких температурах приводит к быстрому выходу элементов из строя. На крыше, летом, в закрытом объеме, температура может быть намного выше +50°C. Потому и необходим белый цвет — чтобы не перегреть кремний.
Солнечные коллекторы
При помощи солнечных коллекторов можно нагревать воду или воздух. Куда направлять нагретую солнцем воду — в краны для горячего водоснабжения или в систему отопления — выбираете вы сами. Только отопление будет низкотемпературным — для теплого пола, то что требуется. Но для того, чтобы температура в доме не зависела от погоды, систему требуется сделать резервируемой, чтобы при необходимости подключался другой источник тепла или котел переходил на другой источник энергии.
Наиболее распространенные трубчатые солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы есть трех видов: плоские, трубчатые и воздушные. Наиболее распространенные — трубчатые, но и другие тоже имеют право на существование.
Плоские пластиковые
Две панели — черная и прозрачная — соединены в один корпус. Между ними расположен медный трубопровод в виде змейки. От солнца нижняя темная панель нагревается. от нее греется медь, а от нее — проходящая по лабиринту вода. Такой способ использования альтернативных источников энергии не самый эффективный, но привлекателен тем, что он очень прост в исполнении. Таким образом можно нагревать воду в бассейне. Надо будет только зациклить ее подачу (при помощи циркуляционного насоса). Точно также можно подогревать воду в емкости для летнего душа или использовать ее для бытовых нужд. Недостаток подобных установок — низкая эффективность и производительность. Чтобы нагреть большой объем воды, нужно или много времени, или большое количество плоских коллекторов.
Плоский солнечный коллектор
Трубчатые коллекторы
Это стеклянные трубки — вакуумные или коаксиальные — по которым протекает вода. Специальная система позволяет по максимуму концентрировать в трубках тепло, которое передается протекающей через них воде.
Трубчатые коллекторы могут быть вакуумными и перьевыми
В системе обязательно есть накопительная емкость, в которой вода и греется. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом. Такие системы самостоятельно не сделать — стеклянные трубки сделать своими руками проблематично и это — главный недостаток. Вместе с высокой ценой он сдерживает широкое внедрение этого источника энергии для дома. А сама система очень эффективна, на «ура» справляется с нагревом воды для ГВС и вносит приличный вклад в отопление.
Схема организации отопления и ГВС за счет альтернативных источников энергии — с использованием солнечных коллекторов
Воздушные коллекторы
В нашей стране они встречаются очень редко и зря. Они просты, их легко можно сделать своими руками. Единственный минус — требуется большая площадь: могут занимать всю южную (восточную, юго-восточную) стену. Система очень похожа на плоские коллекторы — черная нижняя панель, прозрачная верхняя, но греют они напрямую воздух, который принудительно (вентилятором) или естественным путем направляется в помещение. Несмотря на кажущуюся несерьезность, таким способом можно на протяжении светового дня греть небольшие помещения, в том числе и технические или подсобные: гаражи, дачи, сараи для живности.
Устройство возушного коллектора
Такой альтернативный источник энергии как солнце, дарит нам свое тепло, но большая его часть уходит «в никуда». Словить небольшую ее долю и использовать для личных нужд — вот задача, которую решают все эти приспособления.
Ветрогенераторы
Альтернативные источники энергии хороши тем, что они по большей части относятся к возобновляемым ресурсам. Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, ветер тоже есть. Может какой-то непродолжительный период воздух и будет неподвижным, но очень недолго. Наши предки использовали энергию ветра в мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество. Все что для этого требуется:
- вышка, установленная в ветреном месте;
- генератор с приделанными к нему лопастями;
- накопительной батареи и системы распределения электрического тока.
Вышка строится любая, из любого материала. Накопительная батарея — аккумулятор, тут ничего не придумаешь, а куда подавать электричество — ваш выбор. Остается только сделать генератор. Его тоже можно купить уже готовым, но вполне можно сделать из двигателя от бытовой техники — стиральной машины, шуруповерта и т.п. Нужны будут неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.
Схема обеспечения частного дома электричеством за счет альтернативных источников энергии (ветрогенератор и солнечные батареи)
На роторе мотора размечаем места под установку магнитов. Они должны находится на равном расстоянии друг от друга. Ротор выбранного мотора обтачиваем, формируя «посадочные места». Дно выемки должно иметь небольшой наклон, чтобы поверхность магнита была наклонена. В выточенные места на жидкие гвозди приклеиваются магниты, заливаются эпоксидной смолой. Поверхность затем наждачной бумагой доводится до гладкости. Далее надо приделать щетки, которые будут снимать ток. И все, можно собирать и запускать ветрогенератор.
Такие установки довольно эффективны, но их мощность зависит от многих факторов: интенсивности ветра, того, насколько правильно сделан генератор, насколько эффективно снимается разность потенциала щетками, от надежности электрических соединений и т.п.
Тепловые насосы для отопления дома
Тепловые насосы используют все имеющиеся в наличии альтернативные источники энергии. Они отбирают тепло у воды, воздуха, грунта. В небольших количествах это тепло есть там даже зимой, вот его и собирает тепловой насос и перенаправляет на обогрев дома.
Тепловые насосы также используют альтернативные источники энергии — тепло земли, воды и воздуха
Принцип работы
Чем же так привлекательны тепловые насосы? Тем, что затратив 1 кВт энергии на ее перекачку, в самом плохом варианте вы получите 1,5 кВт тепла, а самые удачные реализации могут дать до 4-6 кВт. И это никак не противоречит закону сохранения энергии, ведь расходуется энергия не на получение тепла, а не его перекачивание. Так что никаких нестыковок.
Схема теплового насоса для использования альтернативных источников энергии
У тепловых насосов есть три рабочих контура: два наружных и они внутренний, а также испаритель, компрессор и конденсатор. Работает схема так:
- В первом контуре циркулирует теплоноситель, который отбирает тепло у низкопотенциальных источников. Он может быть опущен в воду, закопан в землю, а может отбирать тепло у воздуха. Самая высокая температура, которая достигается в этом контуре — около 6°C.
- Во внутреннем контуре циркулирует теплоноситель с очень низкой температурой кипения (обычно 0°C). Нагревшись, хладагент испаряется, пар попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления. При сжатии выделяется тепло, пары хладагента разогреваются до температуры в среднем от +35°C до +65°C.
- В конденсаторе тепло передается теплоносителю из третьего — отопительного — контура. Остывающие пары конденсируются, затем дальше попадают в испаритель. И далее цикл повторяется.
Отопительный контур лучше всего делать в виде теплого пола. Температуры для этого самые подходящие. Для радиаторной системы потребуется слишком большое число секций, что некрасиво и невыгодно.
Альтернативные источники тепловой энергии: откуда и как брать тепло
Но самые большие сложности вызывает устройство первого внешнего контура, который собирает тепло. Так как источники низкопотенциальные (тепла у низ мало), то для сбора его в достаточном количестве требуются большие площади. Есть четыре вида контуров:
- Кольцами уложенные в воде трубы с теплоносителем. Водоем может быть любым — река, пруд, озеро. Главное условие — он не должен промерзать насквозь даже в самые сильные морозы. Более эффективно работают насосы, выкачивающие тепло из речки, в стоячей воде тепла передается намного меньше. Такой источник тепла реализуется проще всего — закинуть трубы, привязать груз. Только велика вероятность случайного повреждения.
В воде сделать термальное поле проще всего
- Термальные поля с закопанными ниже глубины промерзания трубами. В этом случае недостаток один — большие объемы земляных работ. Приходится снимать грунт на большой площади, да еще на солидную глубину.
Большой объем земляных работ
- Использование геотермальных температур. Бурят некоторое количество скважин большой глубины, в них опускают контура с теплоносителем. Чем хорош этот вариант — мало места требует, но не везде есть возможность бурить на большие глубины, да и услуги буровых стоят немало. Можно, правда, сделать буровую установку самостоятельно, но работа все равно нелегкая.
Со скважинами требуется меньше места
- Извлечение тепла из воздуха. Так работают кондиционеры с возможностью обогрева — отбирают тепло у «забортного» воздуха. Даже при минусовой температуре такие агрегаты работают, правда при не очень «глубоком» минусе — до -15°C. Чтобы работа была интенсивнее, можно использовать тепло от вентиляционных шахт. Закинуть туда несколько переть с теплоносителем и качать оттуда тепло.
Самые компактные, но и самые нестабильные тепловые насосы, отбирающие тепло у воздуха
Основной недостаток тепловых насосов — высокая цена самого насоса, да и монтаж полей сбора тепла обходится недешево. На этом деле можно сэкономить, сделав насос самостоятельно и также своими руками уложив контура, но сумма все равно останется немалой. Плюс в том, что отопление будет недорогим а действовать система будет долго.
Отходы в доходы: биогазовые установки
Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.
Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа
Коротко о технологии
Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.
Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.
Принципиальная схема биогазовых установок
В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C. Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.
Немного о конструкциях
Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.
Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.
Схема бункерной биогазовой установки
Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью — порядка 15-20% пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.
Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.
dekormyhome.ru
Какие альтернативные источники энергии для частного дома позволяют экономить
Потребители по всему миру ощущают на себе постоянное повышение стоимости энергоресурсов. Эксперты предсказывают, что в будущем рост тарифов продолжится. Это связано с ограниченностью ресурсов, традиционно используемых для получения энергии. В этой ситуации особое значение для владельцев частных домов приобретают автономные альтернативные источники. Они позволяют не только снизить затраты, но и стать полностью независимыми от центральных сетей, что вдвойне актуально для тех районов, где наблюдаются перебои с энергоснабжением.
Виды альтернативной энергии
Жители городских квартир по понятным причинам ограничены в выборе источников энергии. Зато частные домовладельцы в зависимости от климатических условий и окружающего ландшафта могут выбрать один из нескольких видов (или их сочетание). Автономные альтернативные источники энергии в частном доме могут быть:
- Ветряными
- Солнечными
- Геотермальными
- Биотопливными
- Водяными
- Осмотическими, грозовыми и т. д.
Наиболее часто используется энергия, получаемая за счёт ветра, солнечных лучей, земли и биологических отходов.
Ветряные источники
Ветряные генераторы широко применяются по всему миру. Во многих странах с их помощью вырабатывается значительная доля энергии. К их основным преимуществам относится, во-первых, то, что ветер является неисчерпаемым и бесплатным ресурсом. Во-вторых, при их работе не наносится вред окружающей среде. Подразделяются на три основных типа:
- Малолопастные крыльчатые (имеют от 2 до 4 лопастей, обладают высоким КПД, однако эффективны только при устойчивом сильном ветре и создают много шума при работе)
- Многолопастные крыльчатые (имеют до 24 лопастей, эффективны даже при достаточно слабом ветре (до 4 м/с), не создают большого шума при работе, но обладают низким КПД)
- Карусельные (роторные) — характеризуются теми же достоинствами и недостатками, что и многолопастные
Малолопастные генераторы при устойчивом ветре способны полностью обеспечить потребности в электроэнергии в небольших домах. Устройства второго и третьего типов лучше использовать только в качестве дополнительного источника.
Работа установок построена на передаче вращения от ветряного колеса к валу генератора (ветротурбины). Схема также включает в себя аккумуляторы и инверторы (первые используются для накопления, вторые — для преобразования тока). Поскольку ветер — непостоянная величина, энергия от таких генераторов часто используется только для нагрева воды в бойлерах отопительных и водопроводных систем. Это избавляет от необходимости покупки дорогостоящих аккумуляторов.В зависимости от мощности, стоимость электростанции варьируется от 1000 до 10 000 долларов. Система требует установки высокой мачты с надёжным фундаментом и дренажем. Важно учитывать, что вследствие обледенения лопастей в зимний период КПД генератора может существенно снизиться. По причине повышенного уровня шума размещать станцию рекомендуется подальше от жилья.
Солнечная энергия
Гелиосистемы используются в самых разных отраслях. В большинстве случаев энергия солнца служит источником тепла для нагрева воды в системах отопления и водоснабжения. Такие устройства отличаются большим разнообразием: от простейших, выполненных по принципу обычного парника (их можно сделать своими руками), до более сложных, включающих вакуумные стеклянные трубки и тепловые насосы (изготавливаются только в заводских условиях).
Установки для нагрева воды делятся на пассивные и активные. В первом случае лучи солнца падают непосредственно на нагреваемый объект. Регулировать температуру при этом невозможно, однако такие системы выгодно отличает дешевизна и простота конструкции.
Активные гелиосистемы включают в себя солнечный коллектор, который преобразует лучи в тепловую энергию. Он соединён со стеклянными трубками, заполненными специальным теплоносителем. Внутри них установлены светопоглощающие чёрные стержни. Стоимость коллектора — до 4000 долларов. В систему также входит насос, трубопровод с термоизоляцией и теплообменник. Установка монтируется под определённым наклоном (угол зависит от региона). Такие гелиосистемы эффективны даже зимой.
Солнечные лучи можно использовать и для электроснабжения дома. Для этого потребуется монтаж достаточно сложной системы, состоящей из модуля солнечных батарей (изготавливается на основе фотоэлектрических панелей), контроллера, инвертора и аккумуляторов. Основным препятствием к повсеместному использованию является высокая стоимость: электростанция небольшой мощности (2 кВт) обойдётся примерно в 55 000 долларов. Некоторые мастера изготавливают фотоэлектрические панели самостоятельно. Это позволяет сэкономить, но приводит к существенному (до 40%) снижению КПД.
К недостаткам гелиосистем относится недостаточная эффективность в регионах с низкой солнечной активностью и неработоспособность в тёмное время суток.
Геотермальные источники
Тепло и электроэнергию можно получать прямо из земли. Основными элементами таких схем являются тепловые насосы. Они подразделяются на три типа:
- Грунтовые — для сбора тепла используется горизонтальный коллектор или вертикальный зонд; в холодном климате используются только как дополнительный источник отопления
- Вводяные — используют тепловую энергию подземных источников
- Воздушные — подходят только для регионов с тёплым климатом
Функционирование системы построено на получении тепла из низкотемпературного потенциала. В основе лежат процессы, обратные тем, что происходят в холодильнике. Жидкость, циркулирующая в замкнутом контуре и обладающая низкой температурой кипения, нагревается от окружающей среды, после чего конденсируется и передаёт тепло в отопительную систему. Аналогичным способом вырабатывается электроэнергия.
Следует отметить, что такие системы обходятся достаточно дорого (до нескольких десятков тысяч долларов), но при этом не обладают высокой эффективностью. С их помощью теплоноситель можно нагреть максимум до 60 градусов. В целях экономии некоторые мастера изготавливают тепловые насосы из холодильных компрессоров. Если использовать систему для выработки электроэнергии, то можно получить ток в 5−6 раз больше израсходованного.
Биогазовая энергетика
В качестве топлива используется газ, выделяемый при брожении отходов растительного и животного происхождения (навоза, прогнившего зерна, остатков пищи и т. д.) в условиях замкнутого пространства без доступа воздуха. Для этого процесса установки оснащаются специальными емкостями. Получаемый газ более чем наполовину состоит из метана. Оставшаяся часть — примеси: углекислый газ, сероводород, азот и др.
Тепло и электричество из газа получают при помощи когенерационных установок. Такие системы целесообразно устанавливать только при достаточном постоянном наличии биоматериала. В холодном климате эффективность их работы снижается.
Прочие источники
Помимо перечисленных, доступны и другие источники альтернативной энергии для дома.К ним относятся: течение воды, энергия молнии, приливов и отливов и тому подобное. Однако, они не получили широкого распространения в энергоснабжении частных домов (по причине высокой стоимости, низкой эффективности, нестабильности и других недостатков).
Комбинирование видов энергии
Основным недостатком альтернативных источников является их недостаточно высокая эффективность. Кроме того, наряду с плюсами, у каждого из них есть и собственные дополнительные минусы. Поэтому для достижения оптимального эффекта рекомендуется источники сочетать. Так, например, владелец коттеджа с приусадебным участком может полностью обеспечить себя электроэнергией за счёт одновременного использования ветрогенератора и солнечных батарей, а отопление и горячую воду получать от теплового насоса. Впрочем, комбинация может быть и другой, всё зависит от конкретных условий.
Альтернативные системы можно сочетать любым образом, поскольку они черпают энергию из разных источников и при работе не создают взаимных помех.
Современные технологии предоставляют достаточно вариантов для обустройства альтернативного энергоснабжения дома. Это позволяет выбрать наиболее эффективную систему в соответствии с доступным бюджетом. По причине высокой стоимости окупаемость оборудования может занять несколько лет. Однако такие инвестиции могут оказаться вполне оправданными, учитывая постоянные повышения цен на энергоресурсы.umnodom.net
Альтернативные источники энергии для домам
Электроэнергия – это один из важнейших источников питания для частного дома. Электричество помогает в приготовлении пищи, отоплении помещения, закачке в него воды и в простом освещении. Оно в состоянии полностью заменить газоснабжение и центральный водопровод. Без электричества современный дом не считается благоустроенным и функциональным. Высоковольтные линии дотягиваются даже до самых отдаленных сел и поселков, снабжая их электричеством. Но все же остаются места, куда коммуникации не проложены, а монтаж их обойдется в приличную сумму. В данной ситуации выручат альтернативные источники энергии. Они экологически безопасны, полностью автономны и финансово выгодны. Владелец собственного источника электрической энергии не зависит от плановых ремонтных работ, поломок и веерных отключений, которые оставляют без света целые поселки. Самые распространенные и не совсем привычные нетрадиционные источники энергии подробно рассмотрены ниже.
Оглавление
- Электрогенераторы
- Использование солнечной энергии
- Использование энергии ветра
- Использование геотермальной энергии
- Использование энергии биомассы
- Миниатюрная ГЭС
Электрогенераторы
Первый и самый популярный источник энергии дома, который чаще всего встречается в частных домах – электрогенераторы. По типу используемого горючего они разделяются на дизельные, бензиновые и газовые.
Дизельные генераторы имеют массу преимуществ, среди них экономичность, надежность и низкий риск возникновения пожара. При регулярном ежедневном использовании дизельный генератор гораздо выгодней моделей с потреблением газа или бензина. Расход топлива у дизельного оборудования не велик, цена на топливо также не высока, он не требует дорогостоящих ремонтов и денежных вложений. Недостатки дизельных генераторов – большое количество выделяемых при работе газов, шум и высокая цена на сам аппарат. Цена оборудования с мощностью 5 кВт в среднем составляет 850 $.
Бензиновый генератор – данный аппарат идеально подходит как резервный или сезонный источник тока. Генераторы на таком типе топлива имеют небольшие размеры, издают мало шума при работе, сам аппарат имеет более низкую цену, чем дизельный аналог. Средняя цена бензинового генератора мощностью 5 кВт составляет 500 $. Недостатки использования бензинового электрогенератора – уровень шума хоть и низок, но он есть, во время работы выделяется большое количество углекислого газа, потому прибор необходимо размещать в отдельных комнатах с хорошей звукоизоляцией.
Газовые генераторы электричества зарекомендовали себя хорошо со всех сторон. Работают они как от природного газа, так и от сжиженного топлива в баллонах. Уровень шума у данных приборов самый низкий, моторесурс очень высок. Средняя цена на прибор мощностью 5 кВт составляет 600 $.
Использование солнечной энергии
Еще один альтернативный источник электрической энергии – энергия солнца. Используют ее не только для выработки электрической энергии, но и для обеспечения автономного отопления. Для получения электроэнергии от солнца устанавливаются солнечные батареи различной площади, которые оборудуются аккумулятором и инвертором. Среди преимуществ использования источников электричества на солнечной энергии значится:
- Способность возобновляться.
- Абсолютная бесшумность в работе.
- Безопасность для здоровья человека и для окружающей среды, так как используемые в данной технологии приборы не выбрасывают в атмосферу никаких веществ.
- Простота монтажа при самостоятельной установке.
Все эти качества и делают источники энергии солнца одними из самых популярных. Но есть у данного способа получения электричества и недостатки:
- Для домов с высоким показателем потребления электричества потребуется установка оборудования большой площади, которое займет много места на придомовой территории. Площадь станции должна быть не менее 10 м2. То есть данный тип получения энергии недоступен для владельцев небольших участков земли.
- Второй недостаток – зависимость от суточных и сезонных изменений в солнечном излучении.
- Третий – при работе данные установки не выделяют вредные вещества, но вот для изготовления фотоэлементов и гелиосистем, из которых состоит солнечная батарея, используются высокотоксичные вещества, которые сложно утилизировать.
Готовая станция имеет цену от 3500 до 7000 $. Более доступный способ получения энергии от солнца – коллекторы для нагрева воды. Данное оборудование улавливает солнечное тепло даже в те дни, когда звезда скрыта за тучами. Используется только для нагрева воды, электроэнергию не вырабатывает. Один коллектор удовлетворяет суточную потребность в горячей воде для семьи из трех человек. Цена варьирует от 1000 до 4000 $. Недостаток у данного вида оборудования только один, присущий и солнечным батареям – невозможность функционирования в зонах с низкой солнечной активностью и в ночное время суток.
Использование энергии ветра
Установки для преобразования энергии воздушного потока в электричество также уже не относятся в разряд фантастики и применяются повсеместно. Работают они по принципу ветряных установок, которые преобразовывают кинетическую энергию ветра в механическую энергию от вращения турбины. Данная энергия собирается и преобразуется инвертором в переменный ток. Минимальная скорость ветра, при которой образуется электричество от маховика – 2 м/с. Оптимальная скорость ветра – 8 м/с. По типу конструкции ветряные генераторы энергии делятся на модели с горизонтальным расположением ротора и с вертикальным.
Горизонтальная конструкция генератора имеет высокий показатель КПД, при монтаже используется небольшое количество материалов. Недостатки – для монтажа потребуется высокая мачта, сам генератор имеет сложную механическую часть, в обслуживании не удобен. Вертикальные отличает больший диапазон скоростей ветра, при котором они функционируют. Но при этом вертикальные ветряные генераторы не экономичны, так как требуют использования большего количества оборудования и материалов.
Использование ветряной станции ограничено показателями ветра в разрезе каждого сезона. Если в межсезонье, при повышенной активности воздуха, станция будет весьма эффективна, то в дни безветрия электричество вырабатываться не будет. Чтобы сгладить эту разницу и питать дом электрическим током бесперебойно, ветряную станцию оборудуют накопительным аккумулятором. Данная мера помогает накапливать энергию в ветреную погоду и использовать ее в периоды затишья.
Альтернативой установки аккумуляторной батареи к ветряной станции выступает преобразование энергии в тепло. Используют ее как для отопления, так и для горячего водоснабжения. В такой конструкции батарею заменяют водонакопительным баком. Использование ветряной станции в таком ключе позволяет снизить ее общую стоимость на 25%. Стоимость ветряной станции с аккумулятором составляет в среднем 10 000 $, без аккумулятора – 1000-2000 $.
Среди не очень приятных нюансов использования ветряной станции числится необходимость обустройство фундамента под оборудование. Его укрепляют особенно тщательно, чтобы во время сильных ветров мачту вместе с ветряком не вырвало из земли. Второй нюанс – возможность обледенения лопастей в зимний период, это снижает КПД станции. Во время работы данное оборудование образует шум и вибрации, потому монтируют его вдали от жилых строений.
Использование геотермальной энергии
Геотермальная энергия – это достаточно новый источник энергии для частного дома. В данном случае используется тепло, которое образуется в недрах планеты. Ядро Земного шара имеет высокую температуру, которая выходит на поверхность в вулканических областях, источниками воды и пара, а также содержится в глубоких слоях планеты. Геотермальное тепло используется как энергия источника тока и тепла.
Принцип работы геотермального источника энергии в частном доме достаточно прост – бурят скважину, в которую устанавливают тепловой насос. Установка качает из глубинных слоев горячую воду, при охлаждении она вырабатывают энергию, которая далее преобразуется в электричество. При работе данная установка расходует электрический ток, но при этом на каждый потраченный кВт она вырабатывает 5-6 кВт тока. Средняя стоимость установки для дома площадью 150 м2 составляет 30 000 $. Преимущества использования – неисчерпаемый источник энергии, который не зависит от сезона, времени суток и погодных условий.
Недостатки использования энергии Земли – термальная вода зачастую сильно минерализована и содержит токсические примеси, потому ее нельзя отправлять в обычные канализационные стоки. Отработанную воду возвращают в тот глубинный горизонт, из которого она была закачена. Некоторые ученые полагают, что данный вид получения энергии приводит к увеличению сейсмической активности в земной коре.
Использование энергии биомассы
О биотопливе уже наслышаны многие. Вокруг данного вида горячего разгорается масса споров и противоречивых отзывов. В качестве топлива для машин оно имеет привлекательную цену, но при этом до конца не понятно его влияние на мотор и его мощность. Но боитопливо применяется не только в качестве горючего для транспортных средств, но и как источник электрического тока. Данным горючим заменяют газ, бензин и дизель при заправке оборудования для выработки электрической энергии.
Биотопливо производится путем переработки различных растений. Для изготовления биологического дизеля применяют жиры из семян масляных культур, а бензин производят путем ферментации кукурузы, сахарного тростника, свеклы и других растений. Наиболее оптимальным источником биологической энергии признаны водоросли, так как неприхотливы, легко превращаются в боимассу с похожими на нефть маслянистыми свойствами.
Данная технология также позволяет получать биологический газ, который улавливают при брожении органических отходов пищевой промышленности и животноводства. В данном случае получают метан. При улавливании газа на свалках получают целлюлозный этанол. 1 тонна бесполезного мусора производит до 500 м3 полезного газа.
Что касается бытового использования биотоплива для выработки электрической энергии, то для этой цели приобретается индивидуальная биогазовая установка. Такой прибор вырабатывает природный газ из отходов. Стандартная установка ИБГУ-1 в сутки дает от 3 до 12 м3 газа, которые затем используются для отопления дома, заправки различного оборудования, в том числе и газового генератора электроэнергии. Стоимость биогазовой установки в среднем составляет 9 000 $.
Миниатюрная ГЭС
Еще один вид альтернативной энергетики, который успешно применяется в частных домах – индивидуальные ГЭС. В монтаже этот тип генераторов электричества является одним из самых сложных, но при этом его КПД значительно выше, чем у ветряных и солнечных источников. ГЭС сооружаются плотинные и бесплотинные, второй вариант наиболее прост и доступен. Такие установки называют еще проточными станциями. По устройству они делятся на станции с колесом, гирляндой, ротором Дарье и пропеллером.
- Станция с водяным колесом имеет центральную круглую часть с лопастями, которая установлена перпендикулярно водяной поверхности. При движении вода давит на лопасти и крутит колесо. Принцип работы такой же, как в ветряной станции, только же в качестве источника выступает вода. Более сложные конструкции колесных водяных электростанций – колесо-турбина, имеющее специальные лопатки для струи воды.
- Станция с гирляндой – это трос, на котором жестко закреплены роторы. Трос крепится на противоположных берегах водяного потока, роторы погружены в воду. При движении вода вращает роторы, а они передают это движение тросу.
- Станция с ротором Дарье – конструкция похожа на предыдущую, но здесь ротор расположен вертикально и вращается за счет разных показателей давления в его лопастях. Этот показатель создается за счет сложной формы поверхности.
- Станция с пропеллером – подводная установка с вертикальным ротором. Внешне данная установка схожа с ветряком, имеющим маленькие лопасти.
Среди представленных разновидностей ГЭС наиболее неудобной считается гирляндная установка. Она имеет низкую производительность, сама конструкция представляет опасность для окружающих людей, монтаж станции требует расхода большого количества материалов. Ротор Дарье более удобен, так как ось расположена вертикально и ее установка возможна над водой. Но смонтировать такую станцию достаточно сложно и ротор при старте необходимо раскручивать. Наиболее оптимальный вариант для изготовления своими руками – станция с пропеллером или колесом. Средняя стоимость станции мощностью 6 кВт составляет 8 000-10 000 $.
strport.ru
Альтернативные источники энергии для частного дома
Кладовые Природы не бездонны. В последней трети двадцатого века человечество впервые осознало, что традиционные энергетические запасы Земли истощены. Сведение лесов и сжигание органических видов топлива привело к глобальным экологическим проблемам, в том числе к изменению климата и парниковому эффекту. Поэтому переход к возобновляемым источникам энергии стал одной из самых насущных проблем двадцать первого века. От ее решения зависит не только благополучие отдельных стран, но и в перспективе выживание человечества.
Содержание
- 1 Виды альтернативных источников энергии.
- 1.1 Ветровая энергетика.
- 1.2 Гелиоэнергетика — дар Солнца.
- 1.3 ГЭС — использование силы воды.
- 1.4 Геотермальная энергетика — тепло Земли.
- 1.5 Биотопливо.
- 2 Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии.
- 3 Перспективы использования альтернативных источников энергии.
- 4 Альтернативная энергия для частного дома. Видео обзор.
Виды альтернативных источников энергии.
Энергия ветра, солнца, воды, биотопливо, тепло Земли относительно неисчерпаемы и возобновимы. Преимущества альтернативных источников энергии неоспоримы, поскольку они сохраняют природные ресурсы. Кроме того, они в гораздо большей мере соответствуют требованиям экологической безопасности.
Ветровая энергетика.
Принцип использования силы ветра заключается в превращении кинетической энергии в электрическую, тепловую, механическую. Для получения электрической энергии используют ветровые генераторы. Они могут иметь различные технические параметры, размеры, конструкции, горизонтальную или вертикальную ось вращения. Паруса – классический пример использования силы ветра в морском транспорте, а ветряная мельница – преобразования в механическую энергию.
Диаметр лопастей и высота их расположения определяют мощность ветрогенератора. При силе ветра от 3 м/с генератор начинает вырабатывать ток и достигает максимальной величины при 15 м/с. Сила ветра свыше 25 м/с является критической – генератор отключается.
Гелиоэнергетика — дар Солнца.
Солнечная энергия как альтернативный источник энергии – естественное продолжение жизнетворящей миссии Солнца на нашей планете. Но пока человечество не научилось использовать ее напрямую. В настоящее время в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую применяют солнечные батареи, а для тепловой – солнечные коллекторы. Кроме того, в некоторых случаях используют совмещение двух видов.
Гелиотехнология заключается в нагреве поверхности солнечными лучами и в использовании нагретой воды для горячего водоснабжения, отопления или использования в паровых электрогенераторах. Для преобразования энергии солнца в тепловую используют солнечные коллекторы. Их общая мощность зависит от количества и мощности отдельных устройств, которые включены в систему солнечной или тепловой станции.
Солнечные батареи подразделяют на:
- кремниевые
- пленочные
Наибольшим спросом в настоящее время пользуются батареи с использованием кристаллов кремния, а самые удобные – пленочные. Кремниевые панели являются одним из лучших вариантов для частного дома.
ГЭС — использование силы воды.
Принцип действия турбин на гидроэлектростанциях заключается в воздействии силы воды на лопасти гидротурбины, которая вырабатывает электричество. Иногда к альтернативным видам энергии относят лишь те ГЭС, где не использованы мощные плотины, а выработка тока происходит под влиянием естественного течения воды. Это связано со значительным негативным воздействием мощных ГЭС на природные речные ландшафты, их обмелением и катастрофическими наводнениями.
Не вызывает возражений экологов использование естественной энергии морских и океанических приливов. Преобразование кинетической энергии в электрическую в этом случае происходит на специальных приливных станциях.
Геотермальная энергетика — тепло Земли.
Поверхность Земли излучает тепло не только в местах выброса горячих сейсмических источников, как, например, на Камчатке, но и практически во всех регионах планеты. Для извлечения тепла земли используют специальные тепловые насосы, а затем его преобразуют в электрическую энергию или используют как тепловую. Принцип действия установок базируется на законах термодинамики и физических законах поведения жидкостей и газа, в частности, фреона.
Тип конструкции насоса определяет первичный источник энергии, например, « грунт- воздух» или «грунт — вода».
Биотопливо.
Принцип получения биотоплива основан на переработке органических продуктов с помощью специальных установок. В ходе переработки вырабатывается тепловая или электрическая энергия. Виды биотоплива могут иметь жидкое, твердое или газообразное состояние. К твердым, например, относятся топливные брикеты, жидким – биоэтанол, к газообразным – биогаз. К его разновидностям относится свалочный газ, который образуется на свалках. Использование биогаза старых свалок помогает решить проблемы переработки отходов.
Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии.
Альтернативные источники получения энергии объединяют общие достоинства:
- они являются возобновляемыми природными ресурсами;
- доступны и могут быть широко использованы;
- соответствуют требованиям экологической безопасности;
- обладают нулевой стоимостью и низкой себестоимостью получения энергии.
Общие минусы:
- низкий КПД;
- дорогое оборудование и все еще большие затраты на строительство и монтаж;
- зависимость работы оборудования от погоды и других природных факторов.
Перспективы использования альтернативных источников энергии.
Экологическая чистота и безопасность альтернативных источников электроэнергии является главным, но далеко не единственным аргументом в пользу альтернативных источников энергии. Во многих странах разработаны программы по переходу к возобновляемой энергетике. Альтернативная энергия продолжает укреплять свои позиции. В некоторых странах разработаны государственные программы со значительными денежными вложениями в возобновляемые источники энергии. По сравнению с 2009 годом стоимость солнечной энергии уже снизилась на 60%, а на энергию ветра – в два раза и стала более доступной.
Источник материалов для статьи: GWS Еnergy.
Альтернативная энергия для частного дома. Видео обзор.
Тематические статьи
highlogistic.ru
Альтернативные источники энергии для частного дома
Кладовые Природы не бездонны. В последней трети двадцатого века человечество впервые осознало, что традиционные энергетические запасы Земли истощены. Сведение лесов и сжигание органических видов топлива привело к глобальным экологическим проблемам, в том числе к изменению климата и парниковому эффекту. Поэтому переход к возобновляемым источникам энергии стал одной из самых насущных проблем двадцать первого века. От ее решения зависит не только благополучие отдельных стран, но и в перспективе выживание человечества.
Виды альтернативных источников энергии.
Энергия ветра, солнца, воды, биотопливо, тепло Земли относительно неисчерпаемы и возобновимы. Преимущества альтернативных источников энергии неоспоримы, поскольку они сохраняют природные ресурсы. Кроме того, они в гораздо большей мере соответствуют требованиям экологической безопасности.
Ветровая энергетика.
Принцип использования силы ветра заключается в превращении кинетической энергии в электрическую, тепловую, механическую. Для получения электрической энергии используют ветровые генераторы. Они могут иметь различные технические параметры, размеры, конструкции, горизонтальную или вертикальную ось вращения. Паруса – классический пример использования силы ветра в морском транспорте, а ветряная мельница – преобразования в механическую энергию.
Диаметр лопастей и высота их расположения определяют мощность ветрогенератора. При силе ветра от 3 м/с генератор начинает вырабатывать ток и достигает максимальной величины при 15 м/с. Сила ветра свыше 25 м/с является критической – генератор отключается.
Гелиоэнергетика — дар Солнца.
Солнечная энергия как альтернативный источник энергии – естественное продолжение жизнетворящей миссии Солнца на нашей планете. Но пока человечество не научилось использовать ее напрямую. В настоящее время в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую применяют солнечные батареи, а для тепловой – солнечные коллекторы. Кроме того, в некоторых случаях используют совмещение двух видов.
Гелиотехнология заключается в нагреве поверхности солнечными лучами и в использовании нагретой воды для горячего водоснабжения, отопления или использования в паровых электрогенераторах. Для преобразования энергии солнца в тепловую используют солнечные коллекторы. Их общая мощность зависит от количества и мощности отдельных устройств, которые включены в систему солнечной или тепловой станции.
Солнечные батареи подразделяют на:
- кремниевые
- пленочные
Наибольшим спросом в настоящее время пользуются батареи с использованием кристаллов кремния, а самые удобные – пленочные. Кремниевые панели являются одним из лучших вариантов для частного дома.
ГЭС — использование силы воды.
Принцип действия турбин на гидроэлектростанциях заключается в воздействии силы воды на лопасти гидротурбины, которая вырабатывает электричество. Иногда к альтернативным видам энергии относят лишь те ГЭС, где не использованы мощные плотины, а выработка тока происходит под влиянием естественного течения воды. Это связано со значительным негативным воздействием мощных ГЭС на природные речные ландшафты, их обмелением и катастрофическими наводнениями.
Не вызывает возражений экологов использование естественной энергии морских и океанических приливов. Преобразование кинетической энергии в электрическую в этом случае происходит на специальных приливных станциях.
Геотермальная энергетика — тепло Земли.
Поверхность Земли излучает тепло не только в местах выброса горячих сейсмических источников, как, например, на Камчатке, но и практически во всех регионах планеты. Для извлечения тепла земли используют специальные тепловые насосы, а затем его преобразуют в электрическую энергию или используют как тепловую. Принцип действия установок базируется на законах термодинамики и физических законах поведения жидкостей и газа, в частности, фреона.
Тип конструкции насоса определяет первичный источник энергии, например, « грунт- воздух» или «грунт — вода».
Биотопливо.
Принцип получения биотоплива основан на переработке органических продуктов с помощью специальных установок. В ходе переработки вырабатывается тепловая или электрическая энергия. Виды биотоплива могут иметь жидкое, твердое или газообразное состояние. К твердым, например, относятся топливные брикеты, жидким – биоэтанол, к газообразным – биогаз. К его разновидностям относится свалочный газ, который образуется на свалках. Использование биогаза старых свалок помогает решить проблемы переработки отходов.
Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии.
Альтернативные источники получения энергии объединяют общие достоинства:
- они являются возобновляемыми природными ресурсами;
- доступны и могут быть широко использованы;
- соответствуют требованиям экологической безопасности;
- обладают нулевой стоимостью и низкой себестоимостью получения энергии.
Общие минусы:
- низкий КПД;
- дорогое оборудование и все еще большие затраты на строительство и монтаж;
- зависимость работы оборудования от погоды и других природных факторов.
Перспективы использования альтернативных источников энергии.
Экологическая чистота и безопасность альтернативных источников электроэнергии является главным, но далеко не единственным аргументом в пользу альтернативных источников энергии. Во многих странах разработаны программы по переходу к возобновляемой энергетике. Альтернативная энергия продолжает укреплять свои позиции. В некоторых странах разработаны государственные программы со значительными денежными вложениями в возобновляемые источники энергии. По сравнению с 2009 годом стоимость солнечной энергии уже снизилась на 60%, а на энергию ветра – в два раза и стала более доступной.
Источник материалов для статьи: GWS Еnergy.
Альтернативная энергия для частного дома. Видео обзор.
o-remonte.com
