Energia alternativa para o lar com as próprias mãos: uma visão geral dos melhores desenvolvimentos

As reservas de combustíveis fósseis não são ilimitadas e os preços da energia estão aumentando constantemente. Concordamos que seria bom usar fontes alternativas de energia em vez das fontes tradicionais para não depender de fornecedores de gás e eletricidade em sua região. Mas você não sabe por onde começar?

Vamos ajudá-lo a lidar com as principais fontes de energia renovável - neste material, consideramos a melhor eco-tecnologia. A energia alternativa é capaz de substituir as fontes usuais de nutrição: você pode fazer uma instalação muito eficaz para obtê-la.

Em nosso artigo, são consideradas maneiras simples de montar uma bomba de calor, um gerador eólico e painéis solares, selecionam-se ilustrações fotográficas de etapas individuais do processo. Para maior clareza, o material é fornecido com vídeos sobre a produção de instalações ecologicamente corretas.

Fontes populares de energia renovável

As “tecnologias verdes” reduzirão significativamente as despesas domésticas através do uso de fontes quase gratuitas.

Desde os tempos antigos, as pessoas usavam os mecanismos e dispositivos da vida cotidiana, cuja ação visava transformar as forças mecânicas da natureza em energia mecânica. Um exemplo disso são os moinhos de água e os moinhos de vento.

Com o advento da eletricidade, a presença de um gerador permitiu que a energia mecânica fosse convertida em energia elétrica.

Hoje, uma quantidade significativa de energia é gerada por complexos eólicos e usinas hidrelétricas. Além do vento e da água, fontes como os biocombustíveis, a energia do interior da Terra, a luz solar, a energia de gêiseres e vulcões e a força das marés estão disponíveis para as pessoas.

Na vida cotidiana para a produção de energia renovável, os seguintes dispositivos são amplamente utilizados:

• Painéis solares.
• Bombas de calor.
• Turbinas eólicas para casa.

O alto custo, tanto dos próprios dispositivos quanto do trabalho de instalação, impede muitas pessoas de obterem energia aparentemente livre.

O retorno pode chegar de 15 a 20 anos, mas isso não é motivo para se privar das perspectivas econômicas. Todos esses dispositivos podem ser feitos e instalados de forma independente.

Painéis solares artesanais

O painel solar acabado custa muito dinheiro, por isso não basta que todos o comprem e instalem. Com os custos do painel de fabricação própria pode ser reduzido em 3-4 vezes.

Antes de começar a usar o painel solar, você precisa descobrir como tudo funciona.

O princípio de funcionamento do sistema de energia solar

Entender o propósito de cada um dos elementos do sistema permitirá apresentar seu trabalho como um todo.

Os principais componentes de qualquer sistema de energia solar:

• Painel solar Este é um complexo de elementos conectados em uma única unidade que converte a luz do sol em um fluxo de elétrons.
• Baterias Um recarregável bateriaspor um longo tempo não é suficiente, então o sistema pode consistir em até uma dúzia desses dispositivos. O número de baterias é determinado pela energia consumida pela eletricidade. O número de baterias pode ser aumentado no futuro, adicionando o número necessário de painéis solares ao sistema;
• Controlador de carga solar. Este dispositivo é necessário para garantir o carregamento normal da bateria. Seu principal objetivo é evitar a recarga da bateria.
• Inversor. O dispositivo necessário para a conversão atual. Baterias recarregáveis ​​produzem baixa voltagem, e o inversor a converte na corrente de alta voltagem necessária para a potência de saída funcional. Para uma casa, um inversor com uma saída de 3-5 kW será suficiente.

A principal característica das células solares é que elas não podem produzir corrente de alta voltagem. Um elemento separado do sistema é capaz de gerar uma corrente de 0,5-0,55 V. Uma bateria solar é capaz de produzir uma tensão de 18-21 V, o que é suficiente para carregar uma bateria de 12 volts.

Se é melhor comprar um inversor, baterias e um controlador de carga pronto, então é bem possível fazer as baterias solares.

Fabricação de painéis solares

Para a fabricação de baterias, você deve comprar células solares em mono ou policristais. Deve-se notar que a vida útil dos policristais é muito menor que a dos cristais simples.

Além disso, a eficiência dos policristais não excede 12%, enquanto que este indicador para monocristais atinge 25%. Para fazer um painel solar, você precisa comprar pelo menos 36 desses elementos.

Etapa 1 - Montagem do Painel Solar

O trabalho começa com a fabricação de habitação, isso exigirá os seguintes materiais:

• Barras de madeira
• Contraplacado
• Plexiglass
• Prancha de fibra

A madeira compensada é necessária para cortar o fundo da caixa e inseri-la na armação das barras com uma espessura de 25 mm. O tamanho do fundo é determinado pelo número de células solares e seu tamanho.

Ao longo de todo o perímetro da armação em barras com um passo de 0,15-0,2 m, é necessário fazer furos com um diâmetro de 8-10 mm. Eles são necessários para evitar o superaquecimento das células da bateria durante a operação.

Passo # 2 - Conectando Elementos do Painel Solar

De acordo com o tamanho do corpo, é necessário cortar um substrato para células solares de fibra usando uma faca de papelaria. Quando o dispositivo também precisa fornecer a presença de orifícios de ventilação dispostos a cada 5 cm quadrados de maneira aninhada. O corpo acabado precisa ser pintado e seco duas vezes.

As células solares devem ser colocadas de cabeça para baixo em um substrato de papelão e realizar dessoldagem. Se os produtos acabados não estiverem mais equipados com condutores soldados, o trabalho é bastante simplificado. No entanto, o processo de dessoldagem deve ser feito de qualquer maneira.

Deve ser lembrado que a conexão dos elementos deve ser consistente. Inicialmente, os elementos devem ser conectados em filas, e somente então as fileiras acabadas devem ser combinadas em um complexo unindo os pneus que transportam corrente.

Após a conclusão, os elementos devem ser virados, colocados como deveriam ser e fixados no lugar com silicone.

Então você precisa verificar o valor da tensão de saída. Aproximadamente deve estar dentro de 18-20 V. Agora a bateria deve ser executada por vários dias, verifique a capacidade de carregar as baterias. Somente após o monitoramento de desempenho é feito o selamento de juntas.

Etapa # 3 - Montagem do Sistema de Potência

Tendo convencido da funcionalidade perfeita, você pode montar o sistema de fornecimento de energia. Os fios de contato de entrada e saída devem ser trazidos para a conexão subseqüente do dispositivo.

Plexiglass deve cortar a tampa e prendê-lo com parafusos para os lados da caixa através dos furos pré-perfurados.

Em vez de células solares para a fabricação de baterias, você pode usar um circuito de diodo com diodos D223B. Um painel de 36 diodos conectados em série é capaz de fornecer uma tensão de 12 V.

Os diodos devem primeiro ser embebidos em acetona para remover a tinta. Faça furos no painel de plástico, insira os diodos e descompacte-os. O painel acabado deve ser colocado em um invólucro transparente e selado.

Regras básicas para instalar um painel solar

A eficiência de todo o sistema depende da instalação correta da bateria solar.

Ao instalar, considere os seguintes parâmetros importantes:

1. Sombreamento Se a bateria estiver na sombra de árvores ou de estruturas mais altas, ela não só não funcionará normalmente, mas também poderá falhar.
2. Orientação Para maximizar a luz solar nas células solares, a bateria deve ser direcionada para o sol. Se você mora no hemisfério norte, então o painel deve ser orientado para o sul, se no sul, e vice-versa.
3. Inclinação. Este parâmetro é determinado pela localização geográfica. Os especialistas recomendam instalar o painel em um ângulo igual à latitude geográfica.
4. Disponibilidade É necessário monitorar constantemente a limpeza do lado frontal e remover uma camada de poeira e sujeira no tempo. E no inverno, o painel deve ser limpo periodicamente da neve aderente.

É desejável que durante o funcionamento do painel solar o ângulo de inclinação não seja constante. O dispositivo funcionará ao máximo apenas no caso de luz solar direta direcionada à sua cobertura.

No verão, é melhor colocá-lo em uma inclinação de 30º para o horizonte. No inverno, recomenda-se levantar e ajustar a 70º.

Bombas de calor para aquecimento

As bombas de calor são uma das soluções tecnológicas mais avançadas na obtenção de energia alternativa para sua casa. Eles não são apenas os mais convenientes, mas também ambientalmente amigáveis.

Seu funcionamento reduzirá significativamente os custos associados ao pagamento pelo resfriamento e aquecimento da sala.

Classificação da Bomba de Calor

As bombas de calor são classificadas pelo número de circuitos, fonte de energia e método de produção.

Dependendo das necessidades finais, as bombas de calor podem ser:

• Solteiro, duplo ou triplo;
• Um ou dois capacitores;
• Com a possibilidade de aquecimento ou com a possibilidade de aquecimento e arrefecimento.

De acordo com o tipo de fonte de energia e o método de sua produção, destacam-se as seguintes bombas de calor:

• O chão é água. Eles são usados ​​na zona de clima temperado com aquecimento uniforme da terra, independentemente da estação. Para instalação, use um coletor ou sonda, dependendo do tipo de solo. Para a perfuração de poços rasos não é necessário obter permissões.
• Ar - água. O calor se acumula no ar e é direcionado ao aquecimento de água. A instalação será apropriada em zonas climáticas com uma temperatura de inverno não inferior a -15 graus.
• Água - água. A instalação deve-se à presença de reservatórios (lagos, rios, lençóis freáticos, poços, fossas sépticas). A eficácia de tal bomba de calor é muito impressionante, devido à alta temperatura da fonte durante a estação fria.
• A água é ar. Neste feixe, os mesmos corpos de água agem como uma fonte de calor, mas o calor é transmitido diretamente para o ar usado para aquecer as salas através de um compressor. Neste caso, a água não atua como refrigerante.
• O chão é ar. Neste sistema, o condutor de calor é o solo. Calor do solo através do compressor é transferido para o ar. Líquidos não congelantes são usados ​​como portadores de energia. Este sistema é considerado o mais universal.
• Ar - ar. O funcionamento deste sistema é semelhante ao funcionamento de um ar condicionado capaz de aquecer e arrefecer uma divisão. Este sistema é o mais barato porque não requer escavação e colocação de oleodutos.

Ao escolher um tipo de fonte de calor, você precisa se concentrar na geologia do local e na possibilidade de terraplenagem sem obstáculos, bem como a disponibilidade de espaço livre.

Com uma escassez de espaço livre terá que abandonar tais fontes de calor como terra e água e tirar o calor do ar.

O princípio de funcionamento da bomba de calor

O princípio de operação das bombas de calor é baseado no uso do ciclo de Carnot, que, como resultado de uma forte compressão do refrigerante, proporciona um aumento na temperatura.

Pelo mesmo princípio, mas com o efeito oposto, a maioria dos dispositivos climáticos com unidades de compressor (geladeira, freezer, ar condicionado) funcionam.

O principal ciclo de trabalho, que é implementado nas câmaras dessas unidades, sugere o efeito oposto - como resultado de uma expansão acentuada, o refrigerante se estreita.

É por isso que um dos métodos mais acessíveis para a fabricação de uma bomba de calor é baseado no uso de unidades funcionais separadas usadas em equipamentos climáticos.

Assim, para o fabrico de uma bomba de calor pode ser usado refrigerador doméstico. Seu evaporador e condensador desempenharão o papel de trocadores de calor, que retiram calor do meio e o direcionam diretamente para aquecer o refrigerante que circula no sistema de aquecimento.

Montagem da bomba de calor a partir de materiais de sucata

Usando os eletrodomésticos antigos, ou melhor, seus componentes individuais, você pode montar independentemente uma bomba de calor. Como isso pode ser feito, considere abaixo.

Etapa # 1 - Preparação do compressor e condensador

O trabalho começa com a preparação da parte do compressor da bomba, cujas funções serão atribuídas ao nó apropriado do ar condicionado ou refrigerador. Este nó deve ser fixado com uma suspensão suave em uma das paredes da sala de trabalho, onde será conveniente.

Depois disso, você precisa fazer um capacitor. Para este tanque de aço inoxidável ideal de 100 litros. É necessário montar uma bobina nela (você pode pegar um tubo de cobre acabado de um ar condicionado ou refrigerador antigo.

O tanque preparado deve ser cortado em duas partes iguais com a ajuda de um moedor - isto é necessário para instalar e fixar a bobina no corpo do futuro capacitor.

Depois de montar a bobina em uma das metades, ambas as partes do tanque devem ser conectadas e soldadas para que um tanque fechado seja obtido.

Considere que ao soldar você precisa usar eletrodos especiais, e melhor ainda usar solda de argônio, só pode garantir a máxima qualidade da costura.

Passo # 2 - fazendo o evaporador

Para a fabricação do evaporador, você precisa de um tanque de plástico selado com um volume de 75-80 litros, no qual será necessário colocar uma bobina a partir de um tubo com um diâmetro de polegada.

Nas extremidades do tubo, é necessário cortar o fio para a subsequente conexão com o duto. Depois de completar a montagem e verificar a vedação, o evaporador deve ser montado na parede da sala de trabalho com a ajuda de suportes do tamanho apropriado.

Conclusão da montagem é melhor confiar um especialista. Se parte da montagem pode ser realizada de forma independente, então um profissional deve trabalhar com a brasagem de tubos de cobre e a injeção de refrigerante. A montagem da parte principal da bomba termina com a conexão de baterias de aquecimento e um trocador de calor.

Deve-se notar que este sistema é de baixa potência. Portanto, será melhor se a bomba de calor se tornar uma parte adicional do sistema de aquecimento existente.

Passo # 3 - Arranjo e Conexão de um Dispositivo Externo

A água de um poço ou poço é mais adequada como fonte de calor. Ele nunca congela e, mesmo no inverno, sua temperatura raramente cai abaixo de +12 graus. O dispositivo de dois desses poços será necessário.

A água será retirada de um poço e, em seguida, alimentada ao evaporador.

Além disso, a água residual será descarregada no segundo poço. Resta conectar tudo isso à entrada do evaporador, à saída e selá-lo.

Em princípio, o sistema está pronto para operação, mas sua total autonomia exigirá um sistema de automação que controle a temperatura do refrigerante em movimento nos circuitos de aquecimento e a pressão do Freon.

Em primeiro lugar, você pode fazer com um acionador de partida comum, mas deve-se notar que o lançamento do sistema após o desligamento o compressor pode ser executado em 8 a 10 minutos - desta vez é necessário equalizar a pressão do freon no sistema.

Dispositivo e uso de geradores eólicos

A energia eólica foi usada pelos nossos ancestrais. Desde então, em princípio, nada mudou.

A única diferença é que as moedinhas do moinho são substituídas por um gerador e um inversor, o que transforma a energia mecânica das pás em energia elétrica.

A instalação de um gerador eólico é considerada economicamente viável se a velocidade média anual do vento for superior a 6 m / s.

A instalação é melhor feita em colinas e planícies, lugares ideais são a costa dos rios e grandes massas de água longe de vários serviços de engenharia.

Classificação do Gerador Eólico

A classificação dos aerogeradores depende dos seguintes parâmetros-chave:

• Dependendo da colocação do eixo pode ser nadadeiras verticais e horizontal. O design horizontal fornece a capacidade de girar automaticamente a peça principal para procurar vento. O equipamento principal do gerador eólico vertical está localizado no solo, por isso é mais fácil de manter, enquanto a eficiência das lâminas localizadas verticalmente é menor.
• Dependendo do número de lâminas são distinguidos geradores eólicos individuais, dois, três e multi-lobados. As turbinas eólicas de múltiplas pás são usadas em baixa velocidade, raramente usadas devido à necessidade de instalar uma caixa de câmbio.
• Dependendo do material usado para fazer as lâminas, as lâminas podem ser velejando e resistente. As pás do tipo de vela são fáceis de fabricar e instalar, mas requerem substituição frequente, pois elas falham rapidamente devido às rajadas repentinas de vento.
• Dependendo do passo do parafuso, distinguir mutável e etapas fixas. Ao usar um passo variável, é possível obter um aumento significativo na faixa de velocidades operacionais do gerador eólico, mas isso levará à inevitável complicação da estrutura e ao aumento de sua massa.

A potência de todos os tipos de dispositivos que convertem energia eólica em um análogo elétrico depende da área das pás.

Dispositivo gerador de vento

Em qualquer instalação de turbina eólica contém os seguintes elementos principais:

• Lâminasgirando sob a ação do vento e garantindo o movimento do rotor;
• Geradorque produz uma corrente alternada;
• Controlador de Lâminas, é responsável pela formação de CA para CC, que é necessária para carregar baterias;
• Pilhas recarregáveis, necessário para o acúmulo e equalização de energia elétrica;
• Inversor, realiza a transformação inversa de DC para AC, a partir da qual todos os eletrodomésticos funcionam;
• MastroÉ necessário levantar as lâminas acima do solo para atingir a altura do movimento das massas de ar.

Com este gerador, lâminas rotativas e o mastro são considerados as principais partes do gerador eólico, e tudo mais - componentes adicionais que asseguram operação confiável e autônoma do sistema como um todo

Gerador eólico de baixa velocidade do gerador

Acredita-se que este projeto seja o mais simples e acessível para a autoprodução. Ele pode se tornar uma fonte independente de energia e assumir parte do poder do sistema de fornecimento de energia existente.

Com um gerador de carros e uma bateria, todas as outras peças podem ser feitas a partir de materiais de sucata.

Passo # 1 - fazendo a roda do vento

As pás são consideradas uma das partes mais importantes do gerador eólico, já que seu design determina a operação dos outros nós. Para o fabrico de lâminas pode ser utilizada uma variedade de materiais - tecido, plástico, metal e até madeira.

Vamos fazer lâminas de um tubo de plástico de esgoto. As principais vantagens deste material são baixo custo, alta resistência à umidade, facilidade de processamento.

Os trabalhos são executados na seguinte ordem:

1. O comprimento da lâmina é calculado e o diâmetro do tubo de plástico deve ser 1/5 do comprimento requerido;
2. Usando um tubo de quebra-cabeça deve ser cortado longitudinalmente em 4 pedaços;
3. Uma peça se tornará o modelo para fazer todas as lâminas subseqüentes;
4. Depois de aparar o tubo, as rebarbas nas bordas devem ser tratadas com lixa;
5. As lâminas cortadas devem ser fixadas em um disco de alumínio pré-preparado com a montagem fornecida;
6. Também para este disco após o retrabalho, você precisa fixar o gerador.

Note que o tubo de PVC não tem força suficiente e não será capaz de suportar fortes rajadas de vento. Para a fabricação de lâminas, é melhor usar um tubo de PVC com uma espessura mínima de 4 cm.

Não o último papel na magnitude da carga tem o tamanho da lâmina. Portanto, não seria supérfluo considerar a opção de reduzir o tamanho da lâmina aumentando seu número.

Após a montagem, a roda de vento deve ser balanceada. Para fazer isso, aperte-o horizontalmente em um tripé dentro de casa. O resultado da montagem adequada será a imobilidade da roda.

Se as lâminas rodarem, é necessário realizar o seu sub-ponto com um abrasivo para equilibrar a estrutura.

Passo # 2 - fazendo um mastro de turbina eólica

Para a fabricação do mastro, você pode usar um tubo de aço com um diâmetro de 150-200 mm. O comprimento mínimo do mastro deve ser de 7 m Se houver obstáculos na área para mover massa de ar, a roda do gerador eólico deve ser elevada a uma altura superior a um obstáculo não inferior a em 1 m.

Pinos para proteger as estrias e o próprio mastro devem ser concretados. Como estrias, você pode usar cabo de aço ou galvanizado com uma espessura de 6-8 mm.

Passo # 3 - Retrofit Automotive Generator

A alteração consiste apenas em rebobinar o fio do estator, bem como na fabricação de um rotor com ímãs de neodímio. Primeiro você precisa perfurar os orifícios necessários para fixar os ímãs nos pólos do rotor.

A instalação dos ímãs é realizada com pólos alternados. Após a conclusão do trabalho, as imperfeições intermagnéticas devem ser preenchidas com resina epóxi e o próprio rotor deve ser envolvido com papel.

Ao rebobinar uma bobina, você precisa considerar que a eficiência do gerador dependerá do número de voltas. A bobina deve ser enrolada em um esquema trifásico em uma direção.

O gerador acabado deve ser testado, o resultado de um trabalho corretamente realizado será uma figura de 30 V a 300 rpm do gerador.

Passo # 4 - conclusão da montagem de um gerador eólico de baixa velocidade

O eixo rotativo do gerador é feito de um tubo com dois rolamentos montados, e a seção da cauda é cortada de ferro galvanizado com uma espessura de 1,2 mm.

Antes de montar o gerador no mastro, é necessário fazer um quadro, o tubo de perfil é mais adequado para isso. Ao montar, é necessário levar em conta que a distância mínima entre o mastro e a lâmina deve ser maior que 0,25 m.

Para operar o sistema após o gerador eólico, é necessário instalar um controlador de carregamento, baterias e um inversor.

A capacidade da bateria é determinada pela potência do gerador eólico. Este valor depende do tamanho da roda de vento, do número de pás e da velocidade do vento.

Conclusões e vídeos úteis sobre o tema

Fazendo um painel solar com uma caixa de plástico, uma lista de materiais e a ordem de trabalho

Princípio de funcionamento e revisão de bombas geotérmicas

Re-equipamento do gerador e fabricação de um gerador eólico de baixa velocidade com as próprias mãos

Uma característica distintiva das fontes alternativas de energia é sua pureza ecológica e segurança.

O baixo poder das instalações e a ligação a condições específicas do terreno permitem que apenas os sistemas combinados de fontes tradicionais e alternativas operem de forma eficaz.

Sua casa usa energia alternativa como fonte de calor e eletricidade? Você construiu sua própria turbina eólica ou fez painéis solares? Por favor, compartilhe sua experiência nos comentários para o nosso artigo.