Alternatywne źródła energii dla prywatnego domu: rodzaje i zalety, produkcja zrób to sam

Zasoby węglowodorów na naszej planecie nie są nieograniczone, dlatego alternatywna energia, działająca w oparciu o odnawialne źródła energii, szybko zyskuje na popularności. Domy wyposażone są w panele słoneczne i turbiny wiatrowe. Rośnie udział energii wytwarzanej przez elektrownie słoneczne i wiatrowe. W 2010 roku było to 5%. To sprawia, że ​​myślisz o zbudowaniu małej elektrowni w domu.

Jak wybrać źródło energii

Istnieje wiele opcji generowania alternatywnej energii elektrycznej, zarówno popularnych, jak i mniej popularnych. Niektóre z nich nie nadają się do naszych szerokości geograficznych, a niektóre są niebezpieczne.

Pompa ciepła, która pompuje ciepło z gleby do domu jak lodówka, jest odpowiednia tylko dla mieszkańców obszarów geotermalnych. Próba zbudowania go na jego terenie będzie kosztować mieszkańca obwodu moskiewskiego wierzchnią warstwę gleby zamarzniętą do głębokości dwóch metrów. Zamarznięcie wpłynie na system korzeniowy drzew i krzewów, które następnie zachorują lub umrą.

Biogaz nadaje się do ekstrakcji w dużych zakładach, w których nie ma problemów z paliwami do bioreaktorów. W prywatnym gospodarstwie biogaz ma niewielkie korzyści, przeciętne gospodarstwo zależne nie będzie w stanie wyprodukować wymaganej ilości paliwa. Będzie musiał zostać sprowadzony, co pociągnie za sobą stałe koszty wysyłki. Nie zapominaj, że produkcja biogazu jest wybuchowa i wymaga kontroli sprzętu, co jest trudne do wdrożenia w domu.

Istnieją bardziej odpowiednie alternatywne źródła energii dla prywatnego domu. Obejmują one:

• Energia słoneczna.
• Energia wiatrowa.
• Energia przepływu wody.
• Gaz drzewny otrzymywany przez rozkład termiczny drewna bez dostępu powietrza.

W przeciwieństwie do biogazu nadają się do użytku w domach prywatnych i są bezpieczne przy prawidłowym użytkowaniu.

Ale nie każdy na miejscu ma strumień lub dostęp do dużych ilości drewna, więc rozsądniej byłoby rozważyć odnawialne źródła energii, które są dostępne wszędzie. Należą do nich światło słoneczne i wiatr.

Istnieją gotowe rozwiązania do samodzielnego przetwarzania energii alternatywnej. Pozwalają jak najefektywniej zamienić ją na energię elektryczną i nadają się do realizacji w prywatnym domu.

Elektrownia słoneczna

Zapasowe źródła energii słonecznej doskonale nadają się do lokalizacji, w których występują ciągłe przerwy w dostawie prądu. Ze względu na wysoki koszt ich zastosowanie jest niepraktyczne tam, gdzie nie ma problemów z elektrycznością. Elektrownia słoneczna zainstalowana w celu zaoszczędzenia pieniędzy zwróci się dopiero za 8-10 lat. W tym czasie akumulatory kwasowo-ołowiowe staną się bezużyteczne, a ich wymiana będzie wiązała się z dodatkowymi kosztami. Środki wydane na wymianę baterii zwiększą koszt elektrowni i opóźnią okres zwrotu o kolejne 3-5 lat.

Wymagane komponenty i montaż

Panel słoneczny składa się z ogniw fotowoltaicznych, które różnią się kształtem i rozmiarem.

Ogniwa słoneczne są hodowane z krzemu i dzielą się na dwa typy: monokrystaliczne (mono-Si) i polikrystaliczne (poli-Si).

Ogniwa monokrystaliczne mają wydajność 20% i żywotność do 30 lat. Do ich normalnego działania potrzebne jest światło słoneczne, które uderza w akumulatory pod odpowiednim kątem. W świetle rozproszonym moc takich elementów zmniejsza się trzykrotnie, a nawet najmniejsze zacienienie jednego elementu usuwa cały łańcuch z trybu generowania.

Dlatego SES (elektrownie słoneczne), zbudowane na ogniwach mono-Si, potrzebują systemów, które monitorują położenie słońca i obracają za nim panele. Nie dopuścić do zanieczyszczenia paneli, w tym celu są one wyposażone w automatyczny system czyszczenia. W małych elektrowniach słonecznych panele słoneczne są myte ręcznie.

Elektrownie na panelach mono-Si nadają się do regionów o dużej ilości słonecznych dni w roku. W pochmurną pogodę ich skuteczność jest bliska zeru.

Ogniwa polikrystaliczne mają swoje zalety i wady. Zalety to niski koszt i wydajna praca w świetle otoczenia.

Mają więcej wad:

• Niższa wydajność - 12%.
• Krótsza żywotność - do 25 lat.
• Zwiększona degradacja w temperaturach powyżej 55°C.

Baterie słoneczne Poly-Si są instalowane w obszarach z przewagą pochmurnych dni. Możliwość konwersji światła rozproszonego pozwala na ich montaż bez systemów autorotacji. Ponadto nie trzeba ich często myć. Ze względu na niski koszt i bezpretensjonalność, polikrystaliczne ogniwa słoneczne są szeroko stosowane w domowych elektrowniach słonecznych.

Montaż własnej elektrowni słonecznej lepiej zacząć od doboru komponentów. Jego moc będzie bezpośrednio zależeć od nich. Do produkcji klasycznego SES będziesz potrzebować:

1. Ogniwa fotowoltaiczne.
2. Magistrala do łączenia elementów.
3. Arkusz szkła lub przezroczystego plastiku.
4. Profil aluminiowy.
5. Żywica epoksydowa z utwardzaczem.
6. Przewody o przekroju 4 mm².
7. Tarcza ścienna.
8. Sterownik panelu słonecznego.
9. Falownik 12-220 V.
10. Wyłączniki.
11. Listwy zaciskowe do bezpieczników.
12. Diody Schottky'ego.
13. Akumulator kwasowo-ołowiowy o pojemności co najmniej 150 Ah.
14. Zaciski akumulatora.

Schemat podłączenia komponentów SES:

Musisz zacząć od złożenia panelu słonecznego. Wytnij z szyny kawałki o długości 7 cm i przylutuj je do ujemnych styków fotokomórki znajdującej się z przodu. Powtórz ten krok dla każdej fotokomórki.

Powstałe „półprodukty” należy połączyć szeregowo, lutując ujemny zacisk jednego elementu do dodatniego zacisku następnego. Ilość fotokomórek w obwodzie (module) musi być taka, aby na jego zaciskach pojawiło się napięcie 14,5 V. Przy stosowaniu ogniw półwoltowych potrzeba 29 sztuk. Aby przy zaciemnieniu jednego elementu w obwodzie nie wystąpił prąd wsteczny, konieczne jest wlutowanie diody Schottky'ego w szczelinę ujemnej szyny każdej fotokomórki.

Bateria słoneczna może być wykonana z jednego modułu, ale jej moc będzie minimalna. Dlatego panele słoneczne są składane z kilku modułów połączonych równolegle.

Odtłuść szkło i ostrożnie przyklej do niego zmontowane moduły. Użyj żywicy epoksydowej jako kleju, nie mętnieje po utwardzeniu i nie przeszkadza w przedostawaniu się światła do fotokomórek. Nie używaj innych klejów, nawet jeśli wydają się dobre.

Po stwardnieniu żywicy epoksydowej zamontuj szybę w ramie z profilu aluminiowego, wstępnie nawiercając w niej otwór na przewody. Przylutuj przewody modułu do przewodów i wypchnij je. Aby uzyskać szczelność, wypełnij całą konstrukcję żywicą epoksydową.

Utwardzona żywica epoksydowa połączy szkło z ramą i ochroni fotokomórki przed wilgocią i kurzem.

Cechy instalacji w domu

Zmontowany panel słoneczny można zamontować na dachu, ale najlepszym rozwiązaniem byłoby zamontowanie go na południowej ścianie domu. Zainstalowany na nim panel będzie na słońcu prawie przez całą dobę.

Zawieś ekran na ścianie i zamocuj sterownik, falownik i listwy zaciskowe z bezpiecznikami włożonymi w ekran. Włóż przewody do ekranu i podłącz je zgodnie ze schematem. Pamiętaj, że podczas ładowania bateria emituje trujące gazy, dlatego umieść ją w dobrze wentylowanym miejscu.

Podczas zasilania oświetlenia wewnętrznego z falownika część energii jest tracona podczas konwersji. Aby nie marnować dostaw z autonomicznego źródła energii, zainstaluj w domu system oświetleniowy działający od 12 woltów.

Kolektory słoneczne do ogrzewania

Mówiąc o elektrowniach słonecznych, które zamieniają światło na energię elektryczną, nie można nie wspomnieć o innym typie paneli słonecznych.

Kolektory słoneczne znajdują zastosowanie w instalacjach grzewczych i ciepłej wody użytkowej i są:

• Powietrze.
• Rurowy.
• Odkurzać.
• Mieszkanie.

Wewnątrz kolektorów powietrza znajdują się płyty pokryte kompozycją pochłaniającą światło. Ogrzewane są przez słońce i oddają ciepło do powietrza krążącego przez kolektor, które służy do ogrzewania mieszkania.

W celu zwiększenia powierzchni roboczej w kolektorach powietrznych stosuje się płyty faliste.

W korpusie kolektorów rurowych znajdują się szklane rurki, pomalowane od wewnątrz czarną farbą. Światło słoneczne pada na farbę i nagrzewa ją. Ciepło jest następnie przekazywane do wody przepływającej przez rurki.

Kolektory próżniowe to rodzaj rur. W nim malowane rurki są wkładane w przezroczyste o dużej średnicy. Pomiędzy nimi jest próżnia, która zmniejsza utratę ciepła z dętki.

Najprostsze i najtańsze ze wszystkich są kolektory płaskie. Składają się z płyty, pod którą znajdują się rury z krążącą wodą, zamknięte od dołu warstwą materiału termoizolacyjnego. Najniższa jest sprawność kolektorów płaskich.

Schemat podłączenia do sieci wodociągowej:

Powietrze z kolektora dostaje się bezpośrednio do domu, a woda najpierw trafia do kotłów, gdzie jest podgrzewana przez elementy grzejne do pożądanej temperatury. Z bojlera ciepła woda doprowadzana jest do kuchni i łazienki, a także służy do ogrzewania.

Jak zrobić generator wiatrowy

Elektrownie słoneczne nie działają w nocy i przy pochmurnej pogodzie, a prąd jest zawsze wymagany. Dlatego projektując alternatywną energię dla domu własnymi rękami, musisz zapewnić w nim generator, który nie zależy od słońca.

Do wykorzystania jako drugie źródło energii idealnie nadaje się generator wiatrowy. Można go nawet zmontować ze zużytych części zamiennych, co znacznie zaoszczędzi Twoje pieniądze.

Lista tego, czego potrzebujesz, aby zbudować wiatrak:

1. Generator wzbudzany magnetycznie z ciężarówki lub ciągnika.
2. Rura o średnicy zewnętrznej 60 mm i długości 7 metrów.
3. Półtora metra rury o średnicy wewnętrznej 60 mm.
4. Stalowa lina.
5. Wsporniki i kołki do mocowania kabla.
6. Przewody o przekroju 4 mm².
7. Reduktor nadbiegu od 1 do 50.
8. Rura PVC o średnicy 200 mm.
9. Piła tarczowa.
10. Dwa złącza EC-5.
11. Kawałek blachy stalowej o grubości 1 mm.
12. Blacha aluminiowa o grubości 0,5 mm.
13. Łożysko na wewnętrzną średnicę masztu.
14. Sprzęgło do łączenia wałów generatora i skrzyni biegów.
15. Rurka na wewnętrzną średnicę łożyska, długość - 60 cm.

Wszystkie te materiały są sprzedawane w sklepie budowlanym i samochodowym. Nowe skrzynie biegów z generatorem są drogie, więc najlepiej kupić je na pchlim targu.

Robienie koła wiatrowego do domu

Głównym elementem każdej turbiny wiatrowej są łopaty, dlatego należy je najpierw wykonać.

Aby określić rozmiar, skorzystaj z tabeli.

Moc wiatraka powinna idealnie pokrywać się z generatorem, ale ze względu na zbyt duże rozmiary powstałego koła nie zawsze jest to możliwe. Dlatego najczęściej moc ostrzy jest znacznie niższa niż moc generatora. Nie ma w tym nic złego.

Rurę PVC przyciąć na odcinki równe długości ostrzy. Zobaczyłem je na pół wzdłuż osi podłużnej. Przerysuj oznaczenia na połówki rury i przetnij wzdłuż niej ostrza. Odcinaj trójkąty z wykrojów. Wytnij mocowania ostrzy z blachy stalowej i wywierć w nich otwory. Weź tarczę do piły tarczowej, wywierć w niej otwory i przykręć ostrza do ostrza.

Montaż, instalacja i podłączenie

Wykop dziurę i zabetonuj rurę o średnicy wewnętrznej 60 mm. Weź siedmiometrową rurę i cofając się o 1 metr od krawędzi, zainstaluj na niej wsporniki. Wspawaj łożysko w ten sam koniec rury za pomocą spawania argonem.

Wygnij ramę z blachy stalowej i przyspawaj do niej rurę od dołu, która pasuje do łożyska. Przymocuj skrzynię biegów z generatorem do ramy, łącząc ich wały. Zamontuj 2 ograniczniki kołkowe na dole ramy i na górze masztu. Zapobiegają obracaniu się ramy o więcej niż 360 stopni. Zrób wiatrowskaz z blachy aluminiowej i przymocuj go z tyłu ramy. Wywierć otwór na drut u podstawy masztu.

Podłącz przewód do generatora i przeprowadź go przez ramę i maszt. Załóż koło wiatrowe na wałek skrzyni biegów i zamocuj je. Włóż ramę do łożyska i przekręć ją. Powinien się swobodnie obracać.

Kompletna turbina wiatrowa wygląda mniej więcej tak:

1. Ostrza.
2. Dysk z okólnika.
3. Reduktor.
4. Sprzęganie.
5. Generator.
6. Wiatrowskaz.
7. Zamontuj wiatrowskaz.
8. Łożysko.
9. Ograniczniki.
10. Maszt.
11. Drut.

Wbij kołki w ziemię tak, aby odległość od masztu do każdego z nich była taka sama. Przywiąż kable do wsporników na maszcie. Aby zainstalować maszt, musisz wezwać dźwig. Nie próbuj samodzielnie instalować generatora wiatrowego! W najlepszym przypadku rozbijesz wiatrak, w najgorszym sam się nacierpisz. Po podniesieniu masztu za pomocą dźwigu samochodowego, skieruj jego podstawę w zabetonowaną wcześniej rurę i poczekaj, aż dźwig opuści go w rurę.

Lina musi być przywiązana do kołka, gdy jest napięta. Ponadto wszystkie kable muszą być związane tak, aby maszt był ściśle pionowy, bez zniekształceń.

Musisz podłączyć generator wiatrowy do ładowarki za pomocą złącza EC-5. Samo ładowanie jest zainstalowane w panelu ze sprzętem SES i jest podłączone bezpośrednio do akumulatora.

Aby uniknąć zgubienia sprzętu AGD, zawsze odłączaj turbinę wiatrową od ładowarki podczas burzy.

Zakończono montaż elektrowni. Teraz nie pozostaniesz bez prądu, nawet jeśli wyłączysz światło na długi czas. Jednocześnie nie musisz wydawać pieniędzy na paliwo do generatora i czas jego dostawy. Wszystko będzie działać automatycznie i nie będzie wymagało Twojej interwencji.