Fonti energetiche alternative per una casa privata: tipologie e vantaggi, produzione fai-da-te

Le riserve di idrocarburi sul nostro pianeta non sono infinite, quindi l'energia alternativa, che opera su fonti energetiche rinnovabili, sta rapidamente guadagnando popolarità. Le case sono dotate di pannelli solari e turbine eoliche. Cresce la quota di energia generata da impianti solari ed eolici. Nel 2010 era del 5%. Questo ti fa pensare alla costruzione di una piccola centrale elettrica in casa.

Come scegliere una fonte di energia

Ci sono molte opzioni per generare elettricità alternativa, sia popolari che non così popolari. Alcuni di loro non sono adatti alle nostre latitudini e altri sono pericolosi.

Una pompa di calore che pompa il calore dal terreno in casa come un frigorifero è adatta solo per i residenti delle aree geotermiche. Un tentativo di costruirlo sul suo sito costerà a un residente della regione di Mosca un terriccio congelato a una profondità di due metri. Il congelamento influenzerà il sistema radicale di alberi e arbusti, che successivamente si ammaleranno o moriranno.

Il biogas è adatto per l'estrazione in grandi impianti dove non ci sono problemi con i combustibili dei bioreattori. In un'azienda agricola privata, c'è poco beneficio dal biogas, un'azienda agricola mediamente sussidiaria non sarà in grado di produrre la quantità richiesta di carburante. Dovrà essere importato, il che porterà a costi di spedizione costanti. Non dimenticare che la produzione di biogas è esplosiva e richiede il controllo delle apparecchiature, difficile da implementare a casa.

Esistono fonti energetiche alternative più adatte per una casa privata. Questi includono:

• Energia solare.
• Energia eolica.
• L'energia del flusso d'acqua.
• Gas di legno ottenuto dalla decomposizione termica del legno senza accesso all'aria.

A differenza del biogas, sono adatti all'uso in abitazioni private e sono sicuri se utilizzati correttamente.

Ma non tutti sul sito hanno un flusso o accesso a grandi volumi di legname, quindi potrebbe essere più saggio considerare le fonti di energia rinnovabile che sono disponibili ovunque. Questi includono la luce del sole e il vento.

Esistono soluzioni pronte fai-da-te per la conversione di energia alternativa. Consentono di convertirlo in elettricità nel modo più efficiente possibile e sono adatti per l'implementazione in una casa privata.

Centrale solare

Gli alimentatori di backup solare sono adatti per luoghi con interruzioni di corrente continue. A causa del loro costo elevato, il loro utilizzo è poco pratico dove non ci sono problemi con l'elettricità. Un impianto solare installato per risparmiare si ripagherà da solo in 8-10 anni. Durante questo periodo, le batterie al piombo diventeranno inutilizzabili e la loro sostituzione comporterà costi aggiuntivi. I fondi spesi per la sostituzione delle batterie aumenteranno il costo della centrale e ritarderanno il periodo di ammortamento di altri 3-5 anni.

Componenti richiesti e assemblaggio

Un pannello solare è assemblato da celle fotovoltaiche che variano per forma e dimensioni.

Le celle solari sono cresciute dal silicio e si dividono in due tipi: monocristalline (mono-Si) e policristalline (poli-Si).

Le celle monocristalline hanno un'efficienza del 20% e una durata fino a 30 anni. Per il loro normale funzionamento, è necessaria la luce solare per colpire le batterie ad angolo retto. Alla luce diffusa, la potenza di tali elementi è ridotta di tre volte e anche la minima sfumatura di un elemento rimuove l'intera catena dalla modalità di generazione.

Pertanto, i SES (centrali solari) costruiti su celle mono-Si necessitano di sistemi che monitorino la posizione del sole e ruotino i pannelli dopo di esso. Non consentire la contaminazione dei pannelli, per questo sono dotati di un sistema di pulizia automatico. Nelle piccole centrali solari, i pannelli solari vengono lavati a mano.

Le centrali elettriche su pannelli mono-Si sono adatte per regioni con molti giorni di sole all'anno. Con tempo nuvoloso, la loro efficacia è vicina allo zero.

Le celle policristalline hanno i loro vantaggi e svantaggi. I vantaggi includono un funzionamento efficiente ea basso costo in condizioni di luce ambientale.

Hanno più svantaggi:

• Efficienza inferiore - 12%.
• Vita utile più breve - fino a 25 anni.
• Aumento del degrado a temperature superiori a 55 ° C.

I pannelli solari Poly-Si sono installati in zone con una predominanza di giornate nuvolose. La capacità di convertire la luce diffusa ne consente il montaggio senza sistemi di autorotazione. Inoltre, non hanno bisogno di essere lavati frequentemente. A causa del loro basso costo e senza pretese, le celle solari policristalline sono ampiamente utilizzate nelle centrali solari fatte in casa.

È meglio iniziare ad assemblare il proprio impianto di energia solare con la selezione dei componenti. Il suo potere dipenderà direttamente da loro. Per la produzione di un SES classico avrai bisogno di:

1. Celle fotovoltaiche.
2. Bus per il collegamento di elementi.
3. Un foglio di vetro o plastica trasparente.
4. Profilo in alluminio.
5. Resina epossidica con indurente.
6. Fili con una sezione trasversale di 4 mm².
7. Scudo da muro.
8. Controllore del pannello solare.
9. Invertitore 12-220 V.
10. Interruttori.
11. Morsettiere per fusibili.
12. Diodi Schottky.
13. Batteria al piombo con una capacità di almeno 150 Ah.
14. Terminali della batteria.

Schema di collegamento dei componenti SES:

È necessario iniziare assemblando il pannello solare. Tagliare pezzi lunghi 7 cm dal bus e saldarli ai contatti negativi della fotocellula situata sul lato anteriore. Ripetere questo passaggio per ogni fotocellula.

I "semilavorati" risultanti devono essere collegati in serie, saldando il terminale negativo di un elemento al terminale positivo del successivo. Il numero di fotocellule presenti nel circuito (modulo) deve essere tale che ai suoi capi compaia una tensione di 14,5 V. Quando si utilizzano celle a semivolt, sono necessari 29 pezzi. In modo che quando un elemento viene oscurato nel circuito, non si verifica una corrente inversa, è necessario saldare il diodo Schottky nello spazio del bus negativo di ciascuna fotocellula.

Una batteria solare può essere realizzata da un modulo, ma la sua potenza sarà minima. Pertanto, i pannelli solari sono assemblati da più moduli collegati in parallelo.

Sgrassare il vetro e incollarvi con cura i moduli assemblati. Utilizzare la resina epossidica come adesivo, non appanna quando solidifica e non interferisce con l'ingresso della luce nelle fotocellule. Non usare altri adesivi, anche se sembrano buoni.

Dopo che la resina epossidica si è indurita, installa il vetro nel telaio del profilo in alluminio, praticando un foro per i fili al suo interno. Saldare i cavi del modulo ai fili e spingerli fuori. Per la tenuta, riempire l'intera struttura con resina epossidica.

La resina epossidica polimerizzata legherà il vetro al telaio e proteggerà le fotocellule dall'umidità e dalla polvere.

Caratteristiche di installazione sulla casa

Il pannello solare assemblato può essere installato sul tetto, ma l'opzione migliore sarebbe installarlo sulla parete sud della casa. Il pannello installato su di esso sarà esposto alla luce solare diretta per quasi tutte le ore diurne.

Appendere lo schermo alla parete e fissare il controllore, l'inverter e le morsettiere con i fusibili inseriti nello schermo. Portare i fili nella schermatura e collegarli secondo lo schema. Ricorda che la batteria emette gas velenosi durante la ricarica, quindi posizionala in un'area ben ventilata.

Quando si alimenta l'illuminazione interna da un inverter, parte dell'energia viene persa durante la conversione. Per non sprecare le forniture da una fonte di energia autonoma, installare un sistema di illuminazione funzionante a 12 volt a casa.

Collettori solari per il riscaldamento

Parlando di centrali solari che convertono la luce in elettricità, non si può non citare un altro tipo di pannelli solari.

I collettori solari sono utilizzati negli impianti di riscaldamento e di approvvigionamento di acqua calda e sono:

• Aria.
• Tubolare.
• Vuoto.
• Appartamento.

All'interno dei collettori d'aria ci sono piastre ricoperte da una composizione che assorbe la luce. Sono riscaldati dal sole e cedono calore all'aria che circola attraverso il collettore, che viene utilizzato per riscaldare l'abitazione.

Per aumentare l'area della superficie di lavoro nei collettori d'aria, vengono utilizzate piastre ondulate.

Nel corpo dei collettori tubolari sono presenti tubi di vetro, verniciati dall'interno con vernice nera. La luce del sole colpisce la vernice e la riscalda. Il calore viene poi trasferito all'acqua che scorre attraverso i tubi.

I collettori sottovuoto sono un tipo di tubolare. In esso, i tubi dipinti sono inseriti in quelli trasparenti di grande diametro. C'è un vuoto tra di loro, che riduce la perdita di calore dal tubo interno.

I più semplici ed economici di tutti sono i collettori piani. Sono costituiti da una piastra, sotto la quale sono presenti tubi con acqua circolante, chiusa dal basso con uno strato di materiale termoisolante. L'efficienza dei collettori piani è la più bassa.

Schema di collegamento alla rete idrica:

L'aria dal collettore entra direttamente nella casa e l'acqua entra prima nelle caldaie, dove viene riscaldata dagli elementi riscaldanti alla temperatura desiderata. Dalla caldaia viene fornita l'acqua calda alla cucina e al bagno e viene utilizzata anche per il riscaldamento.

Come realizzare un generatore eolico

Le centrali solari non funzionano di notte e con tempo nuvoloso e l'elettricità è sempre necessaria. Pertanto, quando si progetta l'energia alternativa per la casa con le proprie mani, è necessario prevedere un generatore che non dipenda dal sole.

Per l'uso come seconda fonte di energia, un generatore eolico è perfetto. Può anche essere assemblato da pezzi di ricambio usati, il che farà risparmiare notevolmente i tuoi soldi.

Un elenco di ciò di cui hai bisogno per costruire un mulino a vento:

1. Generatore ad eccitazione magnetica da un camion o un trattore.
2. Un tubo con un diametro esterno di 60 mm e una lunghezza di 7 metri.
3. Un metro e mezzo di tubo con un diametro interno di 60 mm.
4. Corda d'acciaio.
5. Staffe e pioli per il fissaggio del cavo.
6. Cavi con una sezione trasversale di 4 mm².
7. Riduttore overdrive da 1 a 50.
8. Tubo in PVC con un diametro di 200 mm.
9. Lama per sega circolare.
10. Due connettori EC-5.
11. Un pezzo di lamiera d'acciaio, spessore 1 mm.
12. Lamiera di alluminio, spessore 0,5 mm.
13. Cuscinetto per il diametro interno dell'albero.
14. Giunto per il collegamento degli alberi del generatore e del cambio.
15. Tubo per il diametro interno del cuscinetto, lunghezza - 60 cm.

Tutti questi materiali sono venduti in un negozio di costruzioni e auto. I nuovi riduttori con un generatore sono costosi, quindi è meglio acquistarli in un mercatino delle pulci.

Fare una ruota del vento per la casa

L'elemento principale di qualsiasi turbina eolica sono le pale, quindi devono essere realizzate per prime.

Per determinare la dimensione, utilizzare la tabella.

La potenza della ruota eolica dovrebbe idealmente coincidere con il generatore, ma a causa delle dimensioni eccessivamente grandi della ruota risultante, ciò non è sempre possibile. Pertanto, molto spesso la potenza delle pale è molto inferiore a quella del generatore. Non c'è niente di sbagliato in questo.

Tagliare il tubo in PVC in lunghezze pari alla lunghezza delle lame. Li ho visti a metà lungo l'asse longitudinale. Ridisegna i segni nelle metà del tubo e taglia le lame lungo di esso. Sega i triangoli dagli spazi vuoti. Ritagliare i supporti della lama dalla lamiera di acciaio e praticare dei fori. Prendi una lama per sega circolare, pratica dei fori e avvita le lame alla lama.

Montaggio, installazione e collegamento

Scava una buca e cementa un tubo con un diametro interno di 60 mm. Prendi un tubo di sette metri e, facendo un passo indietro di 1 metro dal bordo, installa le staffe su di esso. Saldare il cuscinetto nella stessa estremità del tubo mediante saldatura ad argon.

Piegare un telaio da una lamiera d'acciaio e saldarvi un tubo dal basso, che si inserisce nel cuscinetto. Fissare il riduttore con il generatore al telaio collegando i loro alberi. Installare 2 fermi a perno nella parte inferiore del telaio e nella parte superiore dell'albero. Eviteranno che il telaio ruoti di più di 360 gradi. Realizza una banderuola con un foglio di alluminio e fissala sul retro del telaio. Praticare un foro per il filo alla base dell'albero.

Collegare un cavo al generatore e farlo passare attraverso il telaio e l'albero. Metti la ruota del vento sull'albero del cambio e fissala su di essa. Inserire il telaio nel cuscinetto e ruotarlo. Dovrebbe ruotare facilmente.

La turbina eolica completa è simile a questa:

1. Lame.
2. Disco dalla circolare.
3. Riduttore.
4. accoppiamento.
5. Generatore.
6. Vano.
7. Montare la banderuola.
8. Cuscinetto.
9. Limitatori.
10. Albero.
11. Il cavo.

Spingi i pioli nel terreno in modo che la distanza dall'albero a ciascuno di essi sia la stessa. Legare i cavi alle staffe sull'albero. Per installare l'albero, è necessario chiamare una gru. Non tentare di installare il generatore eolico da soli! Nel migliore dei casi, romperai il mulino a vento, nel peggiore dei casi soffrirai te stesso. Dopo aver sollevato l'albero con una gru da autocarro, dirigere la sua base nel tubo precedentemente cementato e attendere che la gru lo abbassi nel tubo.

La corda deve essere legata al piolo quando è tesa. Inoltre, tutti i cavi devono essere legati in modo che l'albero sia rigorosamente verticale, senza distorsioni.

È necessario collegare il generatore eolico al caricabatterie tramite il connettore EC-5. La ricarica stessa è installata nel pannello con l'apparecchiatura SES ed è collegata direttamente alla batteria.

Per evitare di perdere gli elettrodomestici, scollegare sempre la turbina eolica dal caricabatterie durante un temporale.

Il montaggio della centrale è terminato. Ora non rimarrai senza elettricità, anche se spegni la luce per molto tempo. Allo stesso tempo, non devi spendere soldi per il carburante per il generatore e il tempo per la sua consegna. Tutto funzionerà in automatico e non richiederà il tuo intervento.