Бесплатное электричество своими руками – виды, инструкции и схемы. Альтернативная энергия для дома: выбираем источник Альтернативное энергоснабжение дома

26.06.2020

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

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

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

Альтернативных источников энергии сегодня предостаточно. Остается определить подходящий вариант.

Общие положения

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

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

Варианты следующие:

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

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

Солнечная энергия: общие положения

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

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

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

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

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

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

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

Как самостоятельно сделать солнечную батарею?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как самостоятельно сделать ветрогенератор?

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

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

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

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

Отопление с помощью тепловых насосов

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

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

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

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

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

Тонкости использования тепловой энергии

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

Всего существует четыре типа контуров:

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

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

Применение биогазовых установок

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

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

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

Газ образовывается, благодаря двум типам бактерий:

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

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

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

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

Подземный.
Надземный.

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

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

Это решение многих домовладельцев, продиктованное тремя факторами.

Во-первых, далеко не во всех населенных пунктах, особенно - удаленных от областных центров, имеется исправно работающая высоковольтная магистраль;
Во-вторых, даже при наличии этой коммуникации, состояние местных электросетей и трансформаторных подстанций часто оставляет желать лучшего, вследствие чего аварийные отключения стали уже практически нормой;
В-третьих, соображения энергетической независимости от монопольных государственных тарифов на всех виды энергоресурсов мотивируют владельцев загородного жилья полагаться только на свои возможности.

Сюда же необходимо добавить сервисное обслуживание центральных линий энергоснабжения, методы которого устарели лет тридцать назад, - и тогда решение использовать альтернативные источники энергии в частном доме станет безвозвратным, убедительным и мотивирующим к конкретным действиям.

Интерес к альтернативным источникам прикован и по причине обеспокоенности вопросами экологии. Природные ресурсы, используемые в нынешнее время для продуцирования электроэнергии традиционным способом, постепенно истощаются. Причем интенсивность уменьшения запасов вызывает тревогу всей мировой общественности. При этом увеличивается спрос на энергию - количество в каждом доме бытовых приборов и оборудования требует огромных ресурсов. Уже сейчас в среднем расходы на оплату энергии достигают 40% семейного бюджета.

Технологические и эксплуатационные достоинства альтернативных источников энергии

Так ли необходимы в частном доме подобные системы, если до нынешнего времени удавалось справляться и с эксплуатацией традиционных, хотя и внушающих опасение своим техническим состоянием, ЛЭП?В этом вопросе свою компетентность демонстрируют специалисты компании ИнноваСтрой, проводящие инженерные работы в частных домах, в том числе - и устройство альтернативных энергосистем.

Насколько эффективным и, главное, - необходимым, может оказаться альтернативный источник энергии для дома , можно судить по описанию его эксплуатационных достоинств:

Полная энергонезависимость от центральных линий электроснабжения;
Возможность своевременно устранять аварийные ситуации и малозначительные неполадки;
Возможность контролировать функциональной всех конструктивных элементов альтернативной системы;
Отсутствие ограничений в определении номинальной мощности;
Отсутствие критических перепадов в потребительской сети электроснабжения;
Минимизация рисков выхода из строя бытовых приборов вследствие нарушения рабочих параметров в сети;
Контроль безопасности при использовании альтернативных источников;
Свободный выбор функционального оборудования с учетом бюджетных приоритетов и технологических параметров.

Последний пункт обычно представляет наибольший интерес для тех, кто решился установить у себя альтернативный источник энергии для дома.

Экономические преимущества

Финансовые достоинства альтернативных источников проявляется, прежде всего, в возможности выбирать систему энергоснабжения в доступном ценовом диапазоне, в зависимости от типа используемых топливных ресурсов, технических характеристик, авторитетности бренда производителя и прочих условий.

При этом домовладелец не несет дополнительных издержек, характерных для централизованных сетей, включающих затраты на содержание и ремонт центральной магистрали - он покупает только то оборудование, которое будет обеспечивать энергией только его дом.

Еще один финансовый нюанс - это регулярные платежи. При наличии собственного альтернативного источника нет необходимости оплачивать ежемесячные коммунальные издержки, совершенно необоснованно завышенные.
В список экономических преимуществ нужно добавить возможность снизить затраты на монтажные работы, так как они ограничиваются только пределами дома и двора.
И наконец, главное достоинство - это низкая стоимость эксплуатации оборудования для альтернативных систем энергообеспечения дома.

Как следствие всех этих приоритетов - очень быстрая окупаемость таких энергетических источников. Если сюда добавить возможность внесения изменений в проект частного дома , и невысокую стоимость таких работ в компании ИнноваСтрой, то приоритетность альтернативных источников станет совершенно очевидной.

Технические преимущества

Главное техническое достоинство состоит в том, что альтернативный источник энергии для дома позволяет регулировать и контролировать эксплуатационные характеристики по усмотрению хозяина дома.Еще один очевидный "плюс" в том, что владелец оборудования всегда может отключить его за ненадобностью - при длительном отсутствии, например.

Обслуживание источников альтернативной энергетики - еще одно преимущество. Плановый технический осмотр зависит только от ответственности и желания домовладельца. При этом не нужно планировать день, чтобы подстраиваться под визит бригады из центральной службы электросетей.Если понадобится заменить оборудование - это тоже в силах и в возможностях самого владельца. Полная энергетическая независимость с ее техническими возможностями, которую предоставляют альтернативные источники энергии в частном доме, - это еще и независимость от государственных служб, контролирующих органов, и их не всегда компетентных действий.

Все ли так гладко?

Казалось бы, такая технология электроснабжения частного дома должна бы уже давно вытеснить с рынка традиционные централизованные методы обеспечения энергией. Почему же этого не происходит? Есть несколько аргументов, которые свидетельствуют не в пользу альтернативной энергетики. Но их значимость определяется в индивидуальном порядке - для части владельцев загородных домов актуальны одни недостатки и совсем не представляют интереса другие.

Для больших загородных коттеджей может стать проблемой не слишком высокий КПД альтернативных энергетических установок. Естественно, локальные гелиосистемы, тепловые насосы или геотермальные установки не могут сравниваться с продуктивностью даже самых старых ГЭС, ТЭЦ и тем более - атомных электростанций.Впрочем, этот недостаток часто минимизируется за счет установки двух или даже трех систем, использованием их больше мощности. Следствием этого может стать другая проблема - для их монтажа потребуется более обширная площадь, выделить которую получается не во всех проектах домов.

Для бесперебойного обеспечения привычного для современного дома числа бытовых приборов и отопительной системы требуется большая мощность. Поэтому в проекте должны предусматриваться такие источники, которые смогут продуцировать такую мощность. А это требует солидных капиталовложений - чем мощнее оборудование, тем оно дороже.

Кроме того, в некоторых случаях (например, при использовании энергии ветра) источник может не гарантировать постоянства выработки энергии. Поэтому необходимо оснастить всю коммуникацию накопительными устройствами. Обычно с этой целью устанавливаются аккумуляторы и коллекторы, что влечет все те же дополнительные расходы и необходимость в выделении большего количества квадратных метров в доме.

Классификация альтернативных источников энергии

Пока традиционные методы требуют сжигания угля в объемах, измеряемых тоннами за одну минуту, прогрессивная часть человечества пытается найти выход из вполне прогнозируемого энергетического коллапса в доступных естественных ресурсах.Порывы ветра, энергия морских волн, невероятная мощность солнечного излучения и прочие факторы постепенно становятся на службу человека. Уже сейчас существует классификация самих источников альтернативной энергетики и, соответственно, - оборудования для комплектации проектов частных домов.

Энергия ветра

Приручить ветер людям удалось уже 40 лет назад, когда появились первые ветрогенераторы. В сегодняшних реалиях такие установки становятся не только актуальными и востребованными - в некоторых странах оснащение ветроэлектростанциями стало тенденцией для целых регионов. В Новой Зеландии существуют целые районы, потребляющие мощность энергии ветра.

В наших условиях такая тенденция пока не приобрела признаков такой актуальности и находится в стадии становления. Тем не менее, в некоторых частных домах уже появились ветряки, продуцирующие электроэнергию даже при слабом движении ветра - от 2 до 6 метров в секунду. В регионах с сильными порывами ветра достаточно установить мачту высотой до 15 метров, чтобы обеспечивать доступной электроэнергией несколько домов. Там, где таких ветров мало, используются более высокие мачты - до 30-45 метров с большим размахом лопастей и их численностью до 30 штук.

Поражает энергоэффективность и экономическая рентабельность этого типа альтернативной энергетики. Например, всего один ветрогенератор, продуцирующий 1 мВт энергии, способен за двадцатилетний период сэкономить 90 000 тонн нефти! Это же устройство избавит от необходимости сжечь за тот же период 30 тысяч тонн угля! При этом затраты на установку и эксплуатацию окупаются гораздо быстрее, чем при сооружении традиционных источников энергии.

Несколько омрачает эффективность источников с ветряной энергией необходимость использования аккумуляторов. При непостоянстве и разнице в силе ветра продуцирование электроэнергии этим источником нельзя назвать стабильным. Поэтому приходится накапливать ее излишки в аккумуляторных батареях. Недостаток этого метода в том, что стоимость самих аккумуляторов занимает 25-30% всего бюджета на оснащение этого альтернативного источника энергии. К тому же при частой эксплуатации аккумуляторы имеют непродолжительный период жизни.

Энергия солнца

Солнечные альтернативные источники энергии для частного дома более продуктивны и более прогрессивны в сравнении даже с ветрогенераторами. Гелиосистемы состоят из солнечных коллекторов, принимающих солнечную энергию и распределяющих ее, а также из системы аккумуляторов и емкости для теплоносителя.

Существует два типа гелиоустановок:

С плоскими коллекторами;
С вакуумными коллекторами.

В средней полосе более актуальны трубчатые вакуумные коллекторы.Эффективность гелиосистемы практически безгранична - по подсчетам ученых, на 1 квадратный метр попадает примерно 150-300 Вт солнечной энергии в сутки, что эквивалентной использованию 100 метров кубических газа или 100-120 литров дизельного топлива.Достоинством этой системы является том, что подобные альтернативные источники энергии для частного дома могут работать даже в пасмурную погоду, несмотря на отсутствие солнца.

Геотермальная энергетика

Использование энергии недр земли - еще одно перспективное направление в современной энергетике. Продуцирование энергии осуществляется с помощью специальных устройств - тепловых насосов. Перекачивая теплую подземную воду и охлаждая ее, такие насосы отбирают у нее тепловую энергию, преобразуя ее в электрическую энергию.

При этом они способны сами себя обеспечить электричеством для поддержания функциональности. Коэффициент расхода и производства электроэнергии составляет 1,6 единиц. Поэтому выделенной энергии вполне хватает на обеспечение потребительской сети и для работы самого насоса.Любопытно и то, что во время вырабатывания электроэнергии может одновременно происходить подогрев теплоносителя для отопительной системы за счет нагрева вращательных элементов в конструкции теплового насоса.

Биологические источники

Например, для продуцирования биогаза разработаны автономные системы и целые производственные комплексы, работающие за счет выделения энергии из навоза, отходов растительности и даже древесных отходов.Наука обнаруживает все новые возможности использования биоресурсов для продуцирования энергии. Например, недавно начались исследования по аккумулированию солнечной энергии с участием обычных водорослей.Из сахарной свеклы можно вырабатывать биотопливо, на котором могли бы работать бензиновые или дизельные электрогенераторы. Аналогично такое альтернативное топливо вырабатывается и из рапса, сои и кукурузы.

Другие виды альтернативной энергетики

В последние годы интерес к использованию альтернативных источников энергии вырос, вследствие чего начали реализовываться проекты с использованием космических технологий - многочисленные спутники могут аккумулировать и передавать на землю энергию уже со стабильными характеристиками. Кроме того, в приморских регионах устанавливаются станции, вырабатывающие энергию за счет движения волн. Еще одно направление современной энергетики - получение электричества при разряде грозы.

Проектирование домов с альтернативными источниками энергии

Как видно, уже сейчас человечество имеет в своем распоряжении вполне реальные, эффективные, обладающие высокой продуктивностью современные источники альтернативной энергии для дома.

Задача проектировщиков, строителей и даже самого застройщика - в том, чтобы выбрать максимально выгодную альтернативную систему с учетом климатических условий, технических особенностей проекта, доступности того или иного источника.И только опытные и компетентные специалисты из профессионального штата сотрудников компании ИнноваСтрой могут наиболее рационально справиться с этой задачей. Ведь недостаточно просто спроектировать дом - необходимо оформить его ввод в эксплуатацию при наличии альтернативных источников энергии.

Да и сам проект необходимо подготовить таким образом, чтобы эти источники могли гармонично вписываться в общую концепцию стиля, и полностью соответствовали проектным нормативам, требованиям государственной стандартизации и соображениям безопасности.Узнать немного больше о принципах, классификации и методах альтернативных источников энергии можно из предлагаемых видеоматериалов, размещенных ниже.

Запасы углеводородов на нашей планете не бесконечны, поэтому стремительно набирает популярность альтернативная энергетика, работающая на возобновляемых источниках энергии. Дома оборудуются солнечными панелями и ветряками. Растёт доля выработанной солнечными и ветровыми электростанциями энергии. В 2010 году она была равна 5%. Это заставляет задуматься о постройке небольшой электростанции у себя дома.

Как выбрать источник энергии

Существует множество вариантов получения альтернативного электричества, популярных и не очень. Некоторые из них не подходят для наших широт, а некоторые представляют опасность.

Тепловой насос, перекачивающий тепло из почвы в дом по принципу холодильника, подойдёт лишь для жителей геотермальных районов. Попытка построить его у себя на участке обойдётся жителю Подмосковья в вымороженный на двухметровую глубину верхний слой почвы. От замерзания пострадает корневая система деревьев и кустарников, которые впоследствии заболеют или погибнут.

Биогаз подходит для добычи на крупных предприятиях, где не возникает проблем с топливом для биореакторов. В частном хозяйстве выгоды от биогаза мало, среднестатистическое подсобное хозяйство не сможет производить нужное количество топлива. Его придётся завозить, что приведёт к постоянным расходам на доставку. Не стоит забывать, что производство биогаза взрывоопасно и требует контроля за оборудованием, который в домашних условиях трудно осуществить.

Есть более подходящие альтернативные источники энергии для частного дома. К ним относятся:

Солнечная энергия.
Энергия ветра.
Энергия потока воды.
Древесный газ, получаемый при термическом разложении древесины без доступа воздуха.

В отличие от биогаза, они подходят для эксплуатации в частных домах и безопасны при правильном использовании.

Но не у всех на участке течёт ручей или имеется доступ к большим объёмам древесины, поэтому будет разумнее рассмотреть возобновляемые источники энергии, которые доступны везде. К ним относятся солнечный свет и ветер.

Для преобразования альтернативной энергии есть готовые решения своими руками. Они позволяют максимально эффективно превращать её в электричество и подходят для реализации в частном доме.

Электростанция на солнечных батареях

Резервные источники питания на основе солнечных батарей хорошо подойдут для тех мест, где имеются постоянные перебои с электроснабжением. Из-за высокой стоимости их использование нецелесообразно там, где нет проблем с электричеством. Установленная для экономии солнечная электростанция окупит себя лишь через 8−10 лет. За это время свинцовые аккумуляторы придут в негодность, и их замена повлечёт за собой дополнительные расходы. Средства, потраченные на замену аккумуляторов, увеличат стоимость электростанции и отодвинут сроки окупаемости ещё на 3−5 лет.

Необходимые компоненты и сборка

Солнечная панель собирается из фотоэлектрических элементов, которые различаются формой и размерами.

Солнечные элементы выращиваются из кремния и делятся на два вида: монокристаллические (mono-Si) и поликристаллические (poly-Si).

Монокристаллические элементы обладают 20% КПД и сроком службы до 30 лет. Для их нормальной работы нужен солнечный свет, попадающий на батареи под прямым углом. При рассеянном свете мощность таких элементов снижается в три раза и даже малейшее затенение одного элемента выводит из режима генерации всю цепочку.

Поэтому СЭС (солнечным электростанциям), построенным на mono-Si элементах, нужны системы, следящие за положением солнца и поворачивающие панели вслед за ним. Нельзя допускать загрязнения панелей, для этого они оборудуются автоматической системой очистки. На небольших СЭС солнечные батареи моются вручную.

Электростанции на mono-Si панелях подойдут для регионов с большим количеством солнечных дней в году. При пасмурной погоде их эффективность близка к нулю.

Поликристаллические элементы имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести небольшую стоимость и эффективную работу при рассеянном свете.

Недостатков у них больше:

Более низкий КПД - 12%.
Меньший срок службы - до 25 лет.
Усиленная деградация при температурах выше 55 °C.

Солнечные poly-Si батареи устанавливаются в местности с преобладанием пасмурных дней. Способность преобразовывать рассеянный свет позволяет монтировать их без систем автоповорота. Кроме того, их не нужно часто мыть. Из-за своей дешевизны и неприхотливости поликристаллические фотоэлементы широко применяются в самодельных СЭС.

Сборку собственной солнечной электростанции лучше начать с подбора компонентов. От них будет напрямую зависеть её мощность. Для изготовления классической СЭС понадобятся:

Фотоэлектрические элементы.
Шина для соединения элементов.
Лист стекла или прозрачного пластика.
Алюминиевый профиль.
Эпоксидная смола с отвердителем.
Провода сечением 4 мм².
Настенный щиток.
Контроллер солнечной батареи.
Инвертор 12−220 В.
Предохранители.
Клеммники для предохранителей.
Диоды Шоттки.
Свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью не менее 150 Ач.
Клеммы для аккумулятора.

Схема подключения компонентов СЭС:

Начинать нужно со сборки солнечной панели. Отрежьте от шины кусочки по 7 см длиной и припаяйте их к минусовым контактам фотоэлемента, расположенным на лицевой стороне. Повторите это действие с каждым фотоэлементом.

Полученные «полуфабрикаты» нужно соединить последовательно, припаивая минусовой вывод одного элемента к плюсовому следующего. Количество фотоэлементов в цепи (модуле) должно быть таким, чтобы на её выводах возникало напряжение 14,5 В. При использовании полувольтовых элементов, их понадобится 29 штук. Чтобы при затемнении одного элемента в цепи не возникал обратный ток, нужно в разрыв минусовой шины каждого фотоэлемента впаять по диоду Шоттки.

Из одного модуля можно сделать солнечную батарею, но её мощность будет минимальной. Поэтому солнечные панели собираются из нескольких параллельно подключённых модулей.

Обезжирьте стекло и аккуратно приклейте к нему собранные модули. В качестве клея используйте эпоксидную смолу, она при застывании не мутнеет и не препятствует попаданию света на фотоэлементы. Не используйте другие клеи, даже если они кажутся хорошими.

После схватывания эпоксидки установите стекло в раму из алюминиевого профиля, заранее просверлив в ней отверстие для проводов. Припаяйте выводы модулей к проводам и просуньте их наружу. Для герметичности залейте всю конструкцию эпоксидкой.

Застывшая эпоксидная смола приклеит стекло к раме и защитит фотоэлементы от влаги и пыли.

Особенности установки на доме

Собранную солнечную панель можно установить на крыше, но лучшим вариантом будет её установка на южную стену дома. Установленная на ней панель будет находиться под солнечными лучами почти весь световой день.

Повесьте щиток на стену и закрепите в щитке контроллер, инвертор и клеммники со вставленными в них предохранителями. Заведите в щиток провода и подключите их согласно схеме. Помните, что при зарядке из аккумулятора выделяются ядовитые газы, поэтому его нужно размещать в хорошо проветриваемом помещении.

При запитывании внутридомового освещения от инвертора часть энергии теряется при преобразовании . Чтобы не приходилось зря тратить запасы из автономного источника энергии, дома установите систему освещения, работающую от 12 вольт.

Солнечные коллекторы для нагрева

Говоря о СЭС, преобразующих свет в электричество, нельзя не упомянуть о другой разновидности солнечных панелей.

Солнечные коллекторы применяются в системах отопления и горячего водоснабжения и бывают:

Воздушные.
Трубчатые.
Вакуумные.
Плоские.

Внутри воздушных коллекторов находятся покрытые светопоглощающим составом пластины. Они нагреваются солнцем и отдают тепло циркулирующему по коллектору воздуху, которым отапливают жилище.

Для увеличения площади рабочей поверхности в воздушных коллекторах используют гофрированные пластины.

В корпусе трубчатых коллекторов расположены стеклянные трубки, окрашенные изнутри чёрной краской. Солнечный свет, попадая на краску, нагревает её. Затем тепло передаётся бегущей по трубкам воде.

Вакуумные коллекторы представляют собой разновидность трубчатых. В ней окрашенные трубки вставлены в прозрачные, обладающие большим диаметром. Между ними находится вакуум, уменьшающий потери тепла из внутренней трубки.

Самыми простыми и дешёвыми из всех являются плоские коллекторы. Они состоят из пластины, под которой находятся трубки с циркулирующей водой, закрытые снизу слоем теплоизоляционного материала. КПД у плоских коллекторов - самый низкий.

Схема подключения к системе водоснабжения:

Воздух из коллектора поступает в дом напрямую, а вода сначала поступает в бойлеры, где подогревается ТЭНами до нужной температуры. Из бойлера горячая вода подаётся на кухню и в ванную, также она используется для отопления.

Как сделать ветрогенератор

Солнечные электростанции не работают ночью и в пасмурную погоду, а электричество требуется всегда. Поэтому, проектируя альтернативную энергетику для дома своими руками, нужно предусмотреть в ней генератор, не зависящий от солнца.

Для использования в качестве второго источника энергии отлично подойдёт ветрогенератор. Его можно собрать даже из б/у запчастей, что существенно сэкономит ваши средства.

Список того, что понадобится для сборки ветряка:

Генератор с магнитным возбуждением от грузовика или трактора.
Труба с наружным диаметром 60 мм и длиной 7 метров.
Полтора метра трубы с внутренним диаметром 60 мм.
Стальной трос.
Скобы и колышки для крепления троса.
Провода, сечением 4 мм².
Повышающий редуктор 1 к 50.
ПВХ труба, диаметром 200 мм.
Диск от циркулярной пилы.
Два разъёма EC-5.
Кусок стального листа, толщиной 1 мм.
Лист алюминия, толщиной 0,5 мм.
Подшипник под внутренний диаметр мачты.
Муфта для соединения валов генератора и редуктора.
Труба под внутренний диаметр подшипника, длина - 60 см.

Все эти материалы продаются в строительном и в автомагазине. Новые редукторы с генератором стоят дорого, поэтому их лучше купить на барахолке.

Изготовление ветроколеса для дома

Главным элементом любого ветряка являются лопасти, поэтому их нужно изготовить первыми.

Чтобы определиться с размерами, используйте таблицу.

Ветроколесо по мощности в идеале должно совпадать с генератором, но из-за чрезмерно больших размеров получающегося колеса это не всегда возможно. Поэтому чаще всего мощность лопастей значительно ниже таковой у генератора. В этом нет ничего страшного.

Разрежьте ПВХ трубу на отрезки, равные длине лопастей. Распилите их пополам по продольной оси. Перерисуйте на половинки трубы разметку и по ней вырежьте лопасти. Отпилите от заготовок треугольники. Из стального листа вырежьте крепления для лопастей и просверлите в них дырки. Возьмите диск от циркулярной пилы, насверлите в нём отверстий и болтами прикрутите лопасти к диску.

Сборка, установка и подключение

Выройте яму и забетонируйте в ней трубу с внутренним диаметром 60 мм. Возьмите семиметровую трубу и, отступив 1 метр от края, установите на неё скобы. Вварите в тот же край трубы подшипник, используя аргонную сварку.

Согните из стального листа раму и снизу приварите к ней трубу, которая влезает в подшипник. Закрепите на раме редуктор с генератором, соединив их валы. Установите снизу рамы и на верхушке мачты 2 ограничителя в виде штырей. Они не дадут раме поворачиваться больше, чем на 360 градусов. Сделайте флюгер из алюминиевого листа и закрепите его на задней части рамы. В основании мачты просверлите отверстие для провода.

Подключите к генератору провод и протяните его сквозь раму и мачту. Оденьте на вал редуктора ветроколесо и закрепите его на нём. Вставьте раму в подшипник и покрутите её. Она должна легко вращаться.

Ветряк в сборе выглядит примерно так:

Лопасти.
Диск от циркулярки.
Редуктор.
Соединительная муфта.
Генератор.
Флюгер.
Крепление флюгера.
Подшипник.
Ограничители.
Мачта.
Провод.

Вбейте в землю колышки так, чтобы расстояние от мачты до каждого из них было одинаковым. Привяжите тросы ко скобам на мачте. Для установки мачты нужно вызывать автокран. Не пытайтесь установить ветрогенератор самостоятельно! В лучшем случае вы разобьёте ветряк, в худшем - пострадаете сами. После поднятия мачты автокраном, направьте её основание в забетонированную ранее трубу и дождитесь, пока кран опустит её в трубу.

Трос нужно привязывать к колышку в натянутом состоянии. Причём все тросы должны быть привязаны так, чтобы мачта стояла строго вертикально, без перекосов.

Подключать ветрогенератор нужно к зарядному устройству через разъём ЕС-5. Сама зарядка устанавливается в щитке с оборудованием СЭС и подключается напрямую к аккумулятору.

Чтобы не лишиться бытовой техники, во время грозы всегда отключайте ветряк от зарядного устройства.

Сборка электростанции закончена. Теперь вы не останетесь без электричества, даже если вам отключат свет на длительное время. При этом не придётся тратить деньги на топливо для генератора и время на его доставку. Все будет работать автоматически и не потребует вашего вмешательства.

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

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

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

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

Установки автономного электроснабжения

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

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

Установки обеспечения теплоснабжения

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

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