Alternatywna energia dla domu własnymi rękami: przegląd najlepszych rozwiązań

Zasoby paliw kopalnych nie są nieograniczone, a ceny energii stale rosną. Zgadzam się, byłoby miło korzystać z alternatywnych źródeł energii zamiast tradycyjnych, aby nie polegać na dostawcach gazu i energii elektrycznej w Twoim regionie. Ale nie wiesz od czego zacząć?

Pomożemy Ci poradzić sobie z głównymi źródłami energii odnawialnej - w tym materiale uznaliśmy najlepszą ekologiczną technologię. Alternatywna energia jest w stanie zastąpić zwykłe źródła żywienia: możesz zrobić bardzo skuteczną instalację, aby uzyskać ją samodzielnie.

W naszym artykule rozważane są proste sposoby montażu pompy ciepła, generatora wiatrowego i paneli słonecznych, wybierane są ilustracje poszczególnych etapów procesu. Dla jasności materiał jest dostarczany z filmami na temat produkcji instalacji przyjaznych dla środowiska.

Popularne źródła energii odnawialnej

„Zielone technologie” znacznie zmniejszą wydatki gospodarstw domowych dzięki wykorzystaniu prawie darmowych źródeł.

Od czasów starożytnych ludzie używali mechanizmów i urządzeń codziennego życia, których działanie miało na celu przekształcenie mechanicznych sił natury w energię mechaniczną. Żywym tego przykładem są młyny wodne i wiatraki.

Wraz z pojawieniem się elektryczności obecność generatora pozwoliła na przekształcenie energii mechanicznej w energię elektryczną.

Obecnie znaczna ilość energii generowana jest przez kompleksy wiatrowe i elektrownie wodne. Oprócz wiatru i wody, źródła takie jak biopaliwa, energia wnętrza ziemi, światło słoneczne, energia gejzerów i wulkanów oraz siła pływów są dostępne dla ludzi.

W codziennym życiu do produkcji energii odnawialnej szeroko stosowane są następujące urządzenia:

• Panele słoneczne.
• Pompy ciepła.
• Turbiny wiatrowe do domu.

Wysoki koszt, zarówno samych urządzeń, jak i pracy instalacji, powstrzymuje wielu ludzi na drodze do uzyskania pozornie darmowej energii.

Zwrot może osiągnąć 15-20 lat, ale nie jest to powód, aby pozbawić się perspektyw gospodarczych. Wszystkie te urządzenia można tworzyć i instalować niezależnie.

Ręcznie robione panele słoneczne

Gotowy panel słoneczny kosztuje dużo pieniędzy, więc nie wystarczy, aby wszyscy go kupili i zainstalowali. Dzięki własnym panelom koszty można zmniejszyć o 3-4 razy.

Zanim zaczniesz korzystać z panelu słonecznego, musisz dowiedzieć się, jak to wszystko działa.

Zasada działania systemu energii słonecznej

Zrozumienie celu każdego z elementów systemu pozwoli Ci zaprezentować jego pracę jako całość.

Główne elementy każdego systemu energii słonecznej:

• Panel słoneczny Jest to zespół elementów połączonych w jedną jednostkę, która przekształca światło słoneczne w strumień elektronów.
• Baterie. Jeden akumulator baterieprzez długi czas nie wystarczy, więc system może składać się z kilkunastu takich urządzeń. Liczba baterii zależy od mocy pobieranej przez energię elektryczną. Liczba akumulatorów może zostać zwiększona w przyszłości poprzez dodanie wymaganej liczby paneli słonecznych do systemu;
• Kontroler ładowania słonecznego. To urządzenie jest niezbędne do zapewnienia normalnego ładowania akumulatora. Jego głównym celem jest zapobieganie ładowaniu baterii.
• Falownik. Urządzenie wymagane do bieżącej konwersji. Akumulatory wytwarzają niskie napięcie, a falownik przekształca je w prąd o wysokim napięciu wymaganym dla funkcjonalnej mocy wyjściowej. W domu wystarczy falownik o mocy 3-5 kW.

Główną cechą ogniw słonecznych jest to, że nie mogą wytwarzać prądu o wysokim napięciu. Oddzielny element systemu jest w stanie wygenerować prąd 0,5-0,55 V. Jedna bateria słoneczna jest w stanie wytwarzać napięcie 18-21 V, co wystarcza do naładowania akumulatora 12 V.

Jeśli lepiej jest kupić falownik, baterie i kontroler ładowania gotowy, to całkiem możliwe jest samodzielne wykonanie baterii słonecznych.

Produkcja paneli słonecznych

Do produkcji baterii należy zakupić ogniwa słoneczne na mono- lub polikryształach. Należy zauważyć, że żywotność polikryształów jest znacznie mniejsza niż w przypadku monokryształów.

Ponadto wydajność polikryształów nie przekracza 12%, podczas gdy wskaźnik dla monokryształów osiąga 25%. Aby stworzyć jeden panel słoneczny, musisz kupić co najmniej 36 z tych elementów.

Krok # 1 - Montaż panelu słonecznego

Prace rozpoczynają się od produkcji obudowy, co będzie wymagało następujących materiałów:

• Drewniane drążki
• Sklejka
• Pleksi szkło
• Płyta pilśniowa

Sklejka jest niezbędna do przecięcia spodu obudowy i włożenia jej do ramy prętów o grubości 25 mm. Rozmiar dna zależy od liczby ogniw słonecznych i ich wielkości.

Wzdłuż całego obwodu ramy w prętach o skoku 0,15-0,2 m konieczne jest wywiercenie otworów o średnicy 8-10 mm. Są one wymagane, aby zapobiec przegrzaniu ogniw akumulatora podczas pracy.

Krok 2 - Podłączanie elementów paneli słonecznych

W zależności od wielkości ciała konieczne jest wycięcie podłoża z ogniw słonecznych z płyty pilśniowej za pomocą noża papierniczego. Gdy jego urządzenie musi również zapewnić obecność otworów wentylacyjnych rozmieszczonych co 5 cm w sposób kwadratowy. Gotowe ciało należy dwukrotnie pomalować i wysuszyć.

Ogniwa słoneczne należy układać do góry nogami na podłożu z płyty pilśniowej i wykonać rozlutowywanie. Jeśli gotowe produkty nie były już wyposażone w lutowane przewody, praca jest znacznie uproszczona. Jednak proces rozlutowywania i tak należy wykonać.

Należy pamiętać, że połączenie elementów musi być spójne. Początkowo elementy powinny być połączone w rzędy i dopiero wtedy gotowe rzędy powinny zostać połączone w kompleks przez połączenie opon przewodzących prąd.

Po zakończeniu elementy należy odwrócić, ułożyć tak, jak powinny i zamocować je silikonem.

Następnie należy sprawdzić wartość napięcia wyjściowego. Około 18-20 V. Teraz bateria powinna być uruchomiona przez kilka dni, sprawdź zdolność ładowania baterii. Tylko po monitorowaniu wydajności wykonywane są uszczelnienia.

Krok 3 - Montaż systemu zasilania

Przekonany o doskonałej funkcjonalności, możesz zmontować system zasilania. Przewody wejściowe i wyjściowe muszą być wyprowadzone w celu późniejszego podłączenia urządzenia.

Pleksiglas powinien przeciąć pokrywę i przymocować ją śrubami do boków obudowy przez wywiercone otwory.

Zamiast ogniw słonecznych do produkcji baterii, można użyć obwodu diodowego z diodami D223B. Panel 36 połączonych szeregowo diod jest w stanie dostarczyć napięcie 12 V.

Diody muszą być najpierw moczone w acetonie, aby usunąć farbę. Wywierć otwory w plastikowym panelu, włóż diody i rozpakuj je. Gotowy panel musi być umieszczony w przezroczystej obudowie i uszczelniony.

Podstawowe zasady instalacji panelu słonecznego

Wydajność całego systemu zależy od prawidłowej instalacji baterii słonecznej.

Podczas instalacji należy wziąć pod uwagę następujące ważne parametry:

1. Cieniowanie Jeśli bateria jest w cieniu drzew lub wyższych struktur, to nie tylko nie będzie normalnie funkcjonować, ale może również zawieść.
2. Orientacja. Aby zmaksymalizować światło słoneczne na ogniwach słonecznych, bateria musi być skierowana w stronę słońca. Jeśli mieszkasz na półkuli północnej, panel powinien być skierowany na południe, jeśli na południu, a następnie odwrotnie.
3. Tilt. Ten parametr zależy od położenia geograficznego. Eksperci zalecają instalację panelu pod kątem równym szerokości geograficznej.
4. Dostępność Konieczne jest ciągłe monitorowanie czystości przedniej strony i usuwanie warstwy kurzu i brudu na czas. A zimą panel należy okresowo czyścić z przylegającego śniegu.

Pożądane jest, aby podczas pracy panelu słonecznego kąt nachylenia nie był stały. Urządzenie będzie działać maksymalnie w przypadku bezpośredniego światła słonecznego skierowanego na jego osłonę.

Latem lepiej jest umieścić go na nachyleniu 30º do horyzontu. W zimie zaleca się podniesienie i ustawienie na 70º.

Pompy ciepła do ogrzewania

Pompy ciepła są jednym z najbardziej zaawansowanych rozwiązań technologicznych w pozyskiwaniu energia alternatywna dla twojego domu. Są nie tylko najbardziej wygodne, ale także przyjazne dla środowiska.

Ich działanie znacznie obniży koszty związane z płaceniem za chłodzenie i ogrzewanie pomieszczenia.

Klasyfikacja pompy ciepła

Pompy ciepła są klasyfikowane według liczby obwodów, źródła energii i sposobu jego produkcji.

W zależności od potrzeb końcowych, pompy ciepła mogą być:

• Pojedyncze, podwójne lub potrójne;
• Jeden lub dwa kondensatory;
• Z możliwością ogrzewania lub z możliwością ogrzewania i chłodzenia.

W zależności od rodzaju źródła energii i metody jego produkcji wyróżnia się następujące pompy ciepła:

• Ziemia to woda. Stosuje się je w strefie klimatu umiarkowanego z równomiernym ogrzewaniem ziemi, niezależnie od pory roku. Do instalacji użyć kolektora lub sondy, w zależności od rodzaju gleby. Do wiercenia płytkich studni nie trzeba uzyskiwać pozwoleń.
• Powietrze - woda. Ciepło gromadzi się z powietrza i jest kierowane do podgrzewania wody. Instalacja będzie odpowiednia w strefach klimatycznych o temperaturze zimowej nie niższej niż -15 stopni.
• Woda - woda. Instalacja wynika z obecności zbiorników (jezior, rzek, wód gruntowych, studni, szamba). Skuteczność takiej pompy ciepła jest imponująca ze względu na wysoką temperaturę źródła w zimnej porze roku.
• Woda to powietrze. W tej wiązce te same zbiorniki wodne działają jako źródło ciepła, ale ciepło jest przekazywane bezpośrednio do powietrza wykorzystywanego do ogrzewania pomieszczeń przez sprężarkę. W tym przypadku woda nie działa jak chłodziwo.
• Ziemia to powietrze. W tym systemie przewodnikiem ciepła jest ziemia. Ciepło z gleby przez sprężarkę jest przekazywane do powietrza. Ciecze niezamarzające są używane jako nośnik energii. Ten system jest uważany za najbardziej uniwersalny.
• Powietrze - powietrze. Działanie tego systemu jest podobne do działania klimatyzatora zdolnego do ogrzewania i chłodzenia pomieszczenia. Ten system jest najtańszy, ponieważ nie wymaga wykopów i układania rurociągów.

Wybierając rodzaj źródła ciepła, musisz skupić się na geologii miejsca i możliwości swobodnych prac ziemnych, a także dostępności wolnej przestrzeni.

Wraz z brakiem wolnej przestrzeni trzeba będzie porzucić takie źródła ciepła jak ziemia i woda i pobierać ciepło z powietrza.

Zasada działania pompy ciepła

Zasada działania pomp ciepła opiera się na zastosowaniu cyklu Carnota, który w wyniku ostrego ściskania chłodziwa powoduje wzrost temperatury.

Zgodnie z tą samą zasadą, ale z odwrotnym skutkiem, większość urządzeń klimatyzacyjnych z agregatami sprężarkowymi (lodówka, zamrażarka, klimatyzacja) działa.

Główny cykl pracy, który jest realizowany w komorach tych jednostek, sugeruje efekt odwrotny - w wyniku gwałtownego rozprężenia czynnik chłodniczy zwęża się.

Dlatego jedną z najbardziej dostępnych metod wytwarzania pompy ciepła jest wykorzystanie oddzielnych jednostek funkcjonalnych stosowanych w urządzeniach klimatycznych.

Tak więc do produkcji pompy ciepła można użyć domowej lodówki. Jego parownik i skraplacz pełnią rolę wymienników ciepła, które pobierają energię cieplną z medium i kierują ją bezpośrednio do ogrzewania płynu chłodzącego, który krąży w systemie grzewczym.

Montaż pompy ciepła ze złomu

Używając starych urządzeń gospodarstwa domowego, a raczej jego poszczególnych elementów, można samodzielnie zamontować pompę ciepła. Jak to zrobić, rozważ poniżej.

Krok 1 - Przygotowanie sprężarki i skraplacza

Prace rozpoczynają się od przygotowania części sprężarki pompy, której funkcje zostaną przypisane do odpowiedniego węzła klimatyzatora lub lodówki. Ten węzeł musi być przymocowany miękkim zawieszeniem na jednej ze ścian pomieszczenia roboczego, gdzie będzie to wygodne.

Po tym musisz zrobić kondensator. Do tego idealnego zbiornika ze stali nierdzewnej o pojemności 100 litrów. Konieczne jest zamontowanie w nim cewki (można pobrać gotową rurkę miedzianą ze starego klimatyzatora lub lodówki).

Przygotowany zbiornik należy pociąć na dwie równe części za pomocą młynka - jest to konieczne do zainstalowania i zamocowania cewki w korpusie przyszłego kondensatora.

Po zamontowaniu cewki w jednej z połówek, obie części zbiornika muszą zostać połączone i zespawane razem, aby uzyskać zamknięty zbiornik.

Należy wziąć pod uwagę, że podczas spawania należy użyć specjalnych elektrod, a nawet lepiej stosować spawanie argonem, tylko to może zapewnić maksymalną jakość szwu.

Krok 2 - wykonanie parownika

Do produkcji parownika potrzebny jest szczelny zbiornik z tworzywa sztucznego o pojemności 75-80 litrów, w którym należy umieścić cewkę z rury o średnicy cala.

Na końcach rury konieczne jest przecięcie nici w celu późniejszego połączenia z rurociągiem. Po zakończeniu montażu i sprawdzeniu szczelności parownik należy zamontować na ścianie pomieszczenia roboczego za pomocą uchwytów odpowiedniej wielkości.

Zakończenie montażu lepiej powierzyć specjalisty. Jeśli część montażu może być wykonana niezależnie, profesjonalista powinien pracować z lutowaniem rur miedzianych i wtryskiem czynnika chłodniczego. Montaż głównej części pompy kończy się połączeniem baterii grzewczych i wymiennika ciepła.

Należy zauważyć, że ten system ma małą moc. Dlatego lepiej będzie, jeśli pompa ciepła stanie się dodatkową częścią istniejącego systemu grzewczego.

Krok 3 - Rozmieszczenie i podłączenie urządzenia zewnętrznego

Woda ze studni lub studni najlepiej nadaje się jako źródło ciepła. Nigdy nie zamarza, a nawet w zimie temperatura rzadko spada poniżej +12 stopni. Wymagane będzie urządzenie dwóch takich studni.

Woda będzie pobierana z jednej studzienki, a następnie podawana do parownika.

Ponadto ścieki będą odprowadzane do drugiej studni. Pozostaje podłączyć to wszystko do wlotu parownika, do wylotu i uszczelnić go.

Zasadniczo system jest gotowy do pracy, ale jego pełna autonomia będzie wymagać systemu automatyki, który kontroluje temperaturę płynu chłodzącego w obwodach grzewczych i ciśnienie freonu.

Na początku można to zrobić za pomocą zwykłego startera, ale należy zauważyć, że uruchomienie systemu po zamknięciu systemu sprężarkę można wykonać w ciągu 8-10 minut - czas ten jest niezbędny do wyrównania ciśnienia freonu w systemie.

Urządzenie i wykorzystanie generatorów wiatrowych

Energia wiatrowa była używana przez naszych przodków. Od tamtych czasów w zasadzie nic się nie zmieniło.

Jedyną różnicą jest to, że kamienie młyńskie młyna są zastąpione generatorem i napędem, który przekształca energię mechaniczną łopatek w energię elektryczną.

Instalacja generatora wiatrowego jest uważana za opłacalną ekonomicznie, jeśli średnia roczna prędkość wiatru przekracza 6 m / s.

Instalacja najlepiej jest wykonywać na wzgórzach i równinach, idealne miejsca to wybrzeże rzek i dużych zbiorników wodnych z dala od różnych usług inżynieryjnych.

Klasyfikacja generatora wiatru

Klasyfikacja generatorów wiatrowych zależy od następujących kluczowych parametrów:

• W zależności od położenia osi może być płetwy pionowe i poziomy. Pozioma konstrukcja zapewnia możliwość automatycznego obracania głównej części w celu wyszukiwania wiatru. Główne wyposażenie pionowego generatora wiatrowego znajduje się na ziemi, dzięki czemu jest łatwiejsze w utrzymaniu, podczas gdy wydajność umieszczonych pionowo łopatek jest niższa.
• W zależności od liczby ostrzy wyróżnia się jedno-, dwu-, trzy- i wielopłatowe generatory wiatrowe. Wielostopniowe turbiny wiatrowe są używane przy niskiej prędkości, rzadko używane ze względu na konieczność zainstalowania skrzyni biegów.
• W zależności od materiału użytego do wykonania ostrzy, ostrza mogą być żeglarstwo i twardy. Łopatki typu żaglowego są łatwe w produkcji i montażu, ale wymagają częstej wymiany, ponieważ szybko zawodzą z powodu nagłych podmuchów wiatru.
• W zależności od skoku śruby rozróżnij zmienny i stałe kroki. Przy stosowaniu zmiennego skoku można osiągnąć znaczny wzrost zakresu prędkości obrotowej generatora wiatrowego, ale doprowadzi to do nieuniknionej komplikacji struktury i zwiększenia jej masy.

Moc wszystkich typów urządzeń, które przekształcają energię wiatru w elektryczny analog, zależy od obszaru łopatek.

Urządzenie generatora wiatru

W każdej instalacji turbiny wiatrowej zawiera następujące główne elementy:

• Ostrzaobracając się pod działaniem wiatru i zapewniając ruch wirnika;
• Generatorktóry wytwarza prąd przemienny;
• Kontroler ostrzy, jest odpowiedzialny za tworzenie AC do DC, które jest wymagane do ładowania baterii;
• Akumulatory, potrzebne do akumulacji i wyrównania energii elektrycznej;
• Falownik, wykonuje odwrotną transformację DC na AC, z której działają wszystkie urządzenia gospodarstwa domowego;
• MasztKonieczne jest podniesienie łopatek nad ziemię, aby osiągnąć wysokość ruchu mas powietrza.

Z tym generatorem obrotowe ostrza a maszt uważa się za główne części generatora wiatrowego, a wszystko inne - dodatkowe elementy, które zapewniają niezawodne i autonomiczne działanie systemu jako całości

Generator wiatru niskiej prędkości z generatora

Uważa się, że ten projekt jest najprostszy i niedrogi do samodzielnej produkcji. Może stać się zarówno niezależnym źródłem energii, jak i przejąć część mocy istniejącego systemu zasilania.

Z generatorem samochodowym i baterią, wszystkie inne części mogą być wykonane ze złomu.

Krok 1 - wykonanie koła wiatrowego

Ostrza są uważane za jedną z najważniejszych części generatora wiatru, ponieważ ich konstrukcja decyduje o działaniu innych węzłów. Do produkcji ostrzy można stosować różne materiały - tkaniny, tworzywa sztuczne, metal, a nawet drewno.

Zrobimy ostrza z rury kanalizacyjnej z tworzywa sztucznego. Główne zalety tego materiału to niski koszt, wysoka odporność na wilgoć, łatwość przetwarzania.

Prace wykonywane są w następującej kolejności:

1. Obliczana jest długość ostrza, a średnica rury z tworzywa sztucznego powinna wynosić 1/5 wymaganej długości;
2. Użycie rury do układania należy przyciąć wzdłuż na 4 części;
3. Jeden kawałek stanie się szablonem do wykonywania wszystkich kolejnych ostrzy;
4. Po przycięciu rury zadziory na krawędziach należy obrobić papierem ściernym;
5. Cięte ostrza należy przymocować do wcześniej przygotowanego aluminiowego dysku za pomocą dostarczonego mocowania;
6. Również na ten dysk po przeróbce należy przymocować generator.

Należy pamiętać, że rura z PVC nie ma wystarczającej wytrzymałości i nie będzie w stanie wytrzymać silnych podmuchów wiatru. Do produkcji ostrzy najlepiej jest użyć rury PVC o minimalnej grubości 4 cm.

Nie ostatnia rola na wielkość ładunku ma wielkość ostrza. Dlatego też nie byłoby zbędne rozważanie opcji zmniejszenia rozmiaru ostrza poprzez zwiększenie ich liczby.

Po montażu koło wiatrowe powinno być zrównoważone. W tym celu przymocuj go poziomo na statywie w pomieszczeniu. Wynikiem prawidłowego montażu będzie nieruchomość koła.

Jeśli ostrza obracają się, konieczne jest wykonanie ich podpunktu za pomocą ścierniwa w celu zrównoważenia struktury.

Krok 2 - wykonanie masztu turbiny wiatrowej

Do produkcji masztu można użyć stalowej rury o średnicy 150-200 mm. Minimalna długość masztu powinna wynosić 7 m. Jeśli w okolicy znajdują się przeszkody do poruszania się masa powietrza, koło generatora wiatru musi być podniesione do wysokości przekraczającej przeszkodę nie mniejszą niż na 1 m.

Kołki do zabezpieczania rozstępów i sam maszt muszą być betonowane. Jako rozstępy można zastosować stalowy lub ocynkowany kabel o grubości 6-8 mm.

Krok 3 - Modernizacja generatora samochodowego

Zmiana polega na przewijaniu drutu stojana, a także na produkcji wirnika z magnesami neodymowymi. Najpierw musisz wywiercić otwory potrzebne do zamocowania magnesów w biegunach wirnika.

Montaż magnesów odbywa się na przemiennych biegunach. Po zakończeniu pracy niedoskonałości magnetyczne muszą zostać wypełnione żywicą epoksydową, a sam wirnik należy owinąć papierem.

Podczas przewijania cewki należy wziąć pod uwagę, że wydajność generatora zależy od liczby zwojów. Cewka musi być nawinięta w układzie trójfazowym w jednym kierunku.

Gotowy generator musi zostać przetestowany, wynikiem poprawnie wykonanej pracy będzie liczba 30 V przy 300 obr / min generatora.

Krok 4 - zakończenie montażu generatora wiatrowego o niskiej prędkości

Oś obrotowa generatora jest wykonana z rury z dwoma zamontowanymi łożyskami, a część tylna jest cięta z ocynkowanego żelaza o grubości 1,2 mm.

Przed zamontowaniem generatora do masztu konieczne jest wykonanie ramy, do której najlepiej nadaje się rura profilowana. Podczas montażu należy wziąć pod uwagę, że minimalna odległość masztu od ostrza powinna być większa niż 0,25 m.

Aby obsługiwać system po generatorze wiatrowym, musisz zainstalować kontroler ładowania, baterie i falownik.

Pojemność baterii zależy od mocy generatora wiatrowego. Liczba ta zależy od rozmiaru koła wiatrowego, liczby łopatek i prędkości wiatru.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wykonanie panelu słonecznego z plastikową obudową, wykaz materiałów i kolejność pracy

Zasada działania i przegląd pomp geotermalnych

Ponowne wyposażenie generatora i wykonanie generatora wiatrowego o niskiej prędkości własnymi rękami

Charakterystyczną cechą alternatywnych źródeł energii jest ich ekologiczna czystość i bezpieczeństwo.

Dość niska moc instalacji i powiązanie z konkretnymi warunkami terenowymi pozwalają skutecznie działać tylko połączonym systemom źródeł tradycyjnych i alternatywnych.

Czy twój dom korzysta z alternatywnej energii jako źródła ciepła i elektryczności? Czy zbudowałeś własną turbinę wiatrową lub wykonałeś panele słoneczne? Podziel się swoimi doświadczeniami w komentarzach do naszego artykułu.