Alternatívne zdroje energie pre súkromný dom: typy a výhody, výroba vlastnými rukami

Zásoby uhľovodíkov na našej planéte nie sú nekonečné, preto si alternatívna energia, fungujúca na obnoviteľných zdrojoch energie, rýchlo získava na popularite. Domy sú vybavené solárnymi panelmi a veternými turbínami. Rastie podiel energie vyrobenej solárnymi a veternými elektrárňami. V roku 2010 to bolo 5 %. To vás núti premýšľať o tom, že si doma postavíte malú elektráreň.

Ako si vybrať zdroj energie

Existuje veľa možností na výrobu alternatívnej elektriny, populárnych aj menej populárnych. Niektoré z nich nie sú vhodné pre naše zemepisné šírky a niektoré sú nebezpečné.

Tepelné čerpadlo, ktoré čerpá teplo z pôdy do domu ako chladnička, je vhodné len pre obyvateľov geotermálnych oblastí. Pokus postaviť ho na svojom mieste bude stáť obyvateľa Moskovskej oblasti ornicu zamrznutú do hĺbky dvoch metrov. Zmrazenie ovplyvní koreňový systém stromov a kríkov, ktoré následne ochorejú alebo odumrú.

Bioplyn je vhodný na ťažbu vo veľkých prevádzkach, kde nie sú problémy s palivami bioreaktorov. V súkromnej farme je z bioplynu malý úžitok, priemerná vedľajšia farma nebude schopná vyrobiť potrebné množstvo paliva. Bude sa musieť dovážať, čo povedie k neustálym nákladom na dopravu. Netreba zabúdať, že výroba bioplynu je výbušná a vyžaduje si ovládanie zariadení, ktoré sa doma ťažko realizuje.

Pre súkromný dom sú vhodnejšie alternatívne zdroje energie. Tie obsahujú:

• Solárna energia.
• Veterná energia.
• Energia prúdu vody.
• Drevoplyn získaný tepelným rozkladom dreva bez prístupu vzduchu.

Na rozdiel od bioplynu sú vhodné na použitie v súkromných domoch a pri správnom používaní sú bezpečné.

Ale nie každý na mieste má tok alebo prístup k veľkým objemom dreva, takže môže byť rozumnejšie zvážiť obnoviteľné zdroje energie, ktoré sú dostupné všade. Patrí medzi ne slnečné svetlo a vietor.

Na premenu alternatívnej energie existujú hotové riešenia pre domácich majstrov. Umožňujú vám ho čo najefektívnejšie premeniť na elektrickú energiu a sú vhodné na realizáciu v súkromnom dome.

Solárna elektráreň

Solárne záložné napájacie zdroje sú vhodné pre lokality s trvalými výpadkami prúdu. Vzhľadom na ich vysokú cenu je ich použitie nepraktické tam, kde nie sú problémy s elektrickou energiou. Solárna elektráreň inštalovaná na úsporu peňazí sa vráti až za 8-10 rokov. Počas tejto doby sa olovené batérie stanú nepoužiteľnými a ich výmena bude znamenať dodatočné náklady. Finančné prostriedky vynaložené na výmenu batérií zvýšia náklady na elektráreň a posunú dobu návratnosti o ďalších 3-5 rokov.

Potrebné komponenty a montáž

Solárny panel je zostavený z fotovoltaických článkov, ktoré sa líšia tvarom a veľkosťou.

Solárne články sú pestované z kremíka a delia sa na dva typy: monokryštalické (mono-Si) a polykryštalické (poly-Si).

Monokryštalické články majú 20% účinnosť a životnosť až 30 rokov. Pre ich normálnu prevádzku je potrebné slnečné svetlo, ktoré dopadá na batérie v pravom uhle. V rozptýlenom svetle sa výkon takýchto prvkov zníži trikrát a dokonca aj najmenšie zatienenie jedného prvku odstráni celý reťazec z režimu generácie.

Preto SES (solárne elektrárne) postavené na mono-Si článkoch potrebujú systémy, ktoré sledujú polohu slnka a otáčajú panely za ním. Nedovoľte kontamináciu panelov, preto sú vybavené automatickým čistiacim systémom. V malých solárnych elektrárňach sa solárne panely umývajú ručne.

Elektrárne na mono-Si paneloch sú vhodné pre regióny s množstvom slnečných dní v roku. Pri zamračenom počasí sa ich účinnosť blíži k nule.

Polykryštalické články majú svoje výhody a nevýhody. Medzi výhody patrí nízka cena a efektívna prevádzka pri okolitom svetle.

Majú viac nevýhod:

• Nižšia účinnosť - 12%.
• Kratšia životnosť - až 25 rokov.
• Zvýšená degradácia pri teplotách nad 55 °C.

Poly-Si solárne panely sú inštalované v oblastiach s prevahou zamračených dní. Schopnosť konvertovať rozptýlené svetlo umožňuje ich montáž bez systémov automatického otáčania. Navyše ich netreba často umývať. Polykryštalické solárne články sú vďaka svojej nízkej cene a nenáročnosti široko používané v domácich solárnych elektrárňach.

S montážou vlastnej solárnej elektrárne je lepšie začať výberom komponentov. Jeho sila bude priamo závisieť od nich. Na výrobu klasického SES budete potrebovať:

1. Fotovoltaické články.
2. Zbernica na spájanie prvkov.
3. Doska skla alebo číreho plastu.
4. Hliníkový profil.
5. Epoxidová živica s tužidlom.
6. Drôty s prierezom 4 mm².
7. Nástenný štít.
8. Ovládač solárneho panelu.
9. Invertor 12-220 V.
10. Istič.
11. Svorkovnice pre poistky.
12. Schottkyho diódy.
13. Olovený akumulátor s kapacitou minimálne 150 Ah.
14. Svorky batérie.

Schéma zapojenia komponentov SES:

Musíte začať montážou solárneho panelu. Zo zbernice odrežte kúsky dlhé 7 cm a prispájkujte ich na záporné kontakty fotobunky umiestnenej na prednej strane. Opakujte tento krok pre každú fotobunku.

Výsledné "polotovary" musia byť zapojené do série, spájkovaním záporného pólu jedného prvku s kladným pólom ďalšieho. Počet fotobuniek v obvode (module) musí byť taký, aby sa na jeho svorkách objavilo napätie 14,5 V. Pri použití semivoltových článkov je potrebných 29 kusov. Aby pri zatemnení jedného prvku v obvode nevznikol spätný prúd, je potrebné prispájkovať Schottkyho diódu do medzery zápornej zbernice každej fotobunky.

Solárna batéria môže byť vyrobená z jedného modulu, ale jej výkon bude minimálny. Preto sú solárne panely zostavené z niekoľkých modulov zapojených paralelne.

Sklo odmastite a opatrne naň prilepte zostavené moduly. Ako lepidlo použite epoxidovú živicu, ktorá sa pri vytvrdzovaní nezakaľuje a neinterferuje so svetlom vstupujúcim do fotobuniek. Nepoužívajte iné lepidlá, aj keď sa zdajú byť dobré.

Po vytvrdnutí epoxidu nainštalujte sklo do rámu hliníkového profilu a predvŕtajte v ňom otvor pre drôty. Prispájkujte vodiče modulu k vodičom a vytlačte ich von. Pre tesnosť vyplňte celú štruktúru epoxidom.

Vytvrdený epoxid spojí sklo s rámom a ochráni fotobunky pred vlhkosťou a prachom.

Vlastnosti inštalácie na dom

Zostavený solárny panel je možné nainštalovať na strechu, ale najlepšou možnosťou by bolo nainštalovať ho na južnú stenu domu. Panel nainštalovaný na ňom bude na slnku takmer celý deň.

Zaveste tienenie na stenu a upevnite regulátor, menič a svorkovnice s poistkami vloženými do tienenia. Priveďte drôty do štítu a pripojte ich podľa schémy. Pamätajte, že batéria pri nabíjaní uvoľňuje jedovaté plyny, preto ju umiestnite na dobre vetrané miesto.

Pri napájaní vnútorného osvetlenia z meniča sa časť energie stráca pri premene. Aby ste nemuseli plytvať zásobami z autonómneho zdroja energie, nainštalujte si doma osvetľovací systém fungujúci od 12 voltov.

Solárne kolektory na vykurovanie

Keď už hovoríme o solárnych elektrárňach, ktoré premieňajú svetlo na elektrickú energiu, nemožno nespomenúť ďalší typ solárnych panelov.

Solárne kolektory sa používajú v systémoch vykurovania a zásobovania teplou vodou a sú:

• Vzduch.
• Rúrkový.
• Vákuum.
• Plochý.

Vo vnútri vzduchových kolektorov sú dosky pokryté kompozíciou pohlcujúcou svetlo. Sú ohrievané slnkom a odovzdávajú teplo vzduchu cirkulujúcemu cez kolektor, ktorý sa používa na vykurovanie obydlia.

Na zväčšenie plochy pracovnej plochy v kolektoroch vzduchu sa používajú vlnité dosky.

V tele trubicových kolektorov sú sklenené trubice, zvnútra lakované čiernou farbou. Slnečné svetlo dopadá na farbu a zahrieva ju. Teplo sa potom prenáša do vody pretekajúcej cez rúrky.

Vákuové kolektory sú typom rúrkových. V ňom sú maľované rúrky vložené do priehľadných s veľkým priemerom. Medzi nimi je vákuum, ktoré znižuje tepelné straty z vnútornej duše.

Najjednoduchšie a najlacnejšie zo všetkých sú ploché kolektory. Pozostávajú z dosky, pod ktorou sú potrubia s obehovou vodou, zospodu uzavreté vrstvou tepelne izolačného materiálu. Najnižšia je účinnosť plochých kolektorov.

Schéma pripojenia k vodovodnému systému:

Vzduch z kolektora vstupuje priamo do domu a voda najskôr do kotlov, kde sa ohrieva pomocou vykurovacích telies na požadovanú teplotu. Z bojlera je teplá voda privádzaná do kuchyne a kúpeľne a slúži aj na vykurovanie.

Ako vyrobiť veterný generátor

Solárne elektrárne v noci a pri zamračenom počasí nefungujú a elektrina je vždy potrebná. Preto pri navrhovaní alternatívnej energie pre dom vlastnými rukami musíte v ňom zabezpečiť generátor, ktorý nezávisí od slnka.

Na použitie ako druhý zdroj energie je veterný generátor perfektný. Dá sa dokonca poskladať z použitých náhradných dielov, čo výrazne ušetrí vaše peniaze.

Zoznam toho, čo potrebujete na stavbu veterného mlyna:

1. Magneticky budený generátor z nákladného auta alebo traktora.
2. Rúra s vonkajším priemerom 60 mm a dĺžkou 7 metrov.
3. Jeden a pol metra potrubia s vnútorným priemerom 60 mm.
4. Oceľové lano.
5. Konzoly a kolíky na pripevnenie kábla.
6. Drôty s prierezom 4 mm².
7. Reduktor overdrive 1 až 50.
8. PVC rúrka s priemerom 200 mm.
9. Kotúčová píla.
10. Dva konektory EC-5.
11. Kus oceľového plechu s hrúbkou 1 mm.
12. Hliníkový plech, hrúbka 0,5 mm.
13. Ložisko pre vnútorný priemer stožiara.
14. Spojka na spojenie hriadeľov generátora a prevodovky.
15. Rúrka pre vnútorný priemer ložiska, dĺžka - 60 cm.

Všetky tieto materiály sa predávajú v stavebníctve a obchode s automobilmi. Nové prevodovky s generátorom sú drahé, takže je najlepšie kúpiť ich na blšom trhu.

Výroba veterného kolesa pre domácnosť

Hlavným prvkom každej veternej turbíny sú lopatky, preto je potrebné ich najskôr vyrobiť.

Na určenie veľkosti použite tabuľku.

Veterné koleso by malo v ideálnom prípade zodpovedať výkonu generátora, ale vzhľadom na príliš veľké rozmery výsledného kolesa to nie je vždy možné. Preto je výkon lopatiek najčastejšie oveľa nižší ako výkon generátora. Na tom nie je nič zlé.

Odrežte PVC rúrku na dĺžky rovnajúce sa dĺžke čepelí. Pílili ich na polovicu pozdĺž pozdĺžnej osi. Prekreslite značky do polovíc rúry a pozdĺž nej odrežte čepele. Z polotovarov odrežte trojuholníky. Z oceľového plechu vystrihnite držiaky čepele a vyvŕtajte do nich otvory. Vezmite kotúč kotúčovej píly, vyvŕtajte do neho otvory a priskrutkujte čepele k kotúču.

Montáž, inštalácia a pripojenie

Vykopte jamu a zabetónujte rúru s vnútorným priemerom 60 mm. Vezmite sedemmetrovú rúrku a ustúpte 1 meter od okraja a nainštalujte na ňu konzoly. Privarte ložisko na ten istý koniec rúry pomocou zvárania argónom.

Ohnite rám z oceľového plechu a zospodu k nemu privarte rúrku, ktorá zapadá do ložiska. Upevnite prevodovku s generátorom k rámu pripojením ich hriadeľov. Nainštalujte 2 kolíky na spodok rámu a na vrch stožiara. Zabránia otočeniu rámu o viac ako 360 stupňov. Z hliníkového plechu vytvorte veternú lopatku a pripevnite ju k zadnej časti rámu. Vyvŕtajte otvor pre drôt na základni stožiara.

Pripojte kábel ku generátoru a prevlečte ho cez rám a stožiar. Nasaďte veterné koleso na hriadeľ prevodovky a pripevnite ho naň. Vložte rám do ložiska a otočte ho. Mal by sa ľahko otáčať.

Kompletná veterná turbína vyzerá asi takto:

1. Čepele.
2. Disk z obežníka.
3. Reduktor.
4. Spojka.
5. Generátor.
6. Vane.
7. Namontujte korouhvičku.
8. Ložisko.
9. Obmedzovače.
10. Stožiar.
11. Drôt.

Zapichnite kolíky do zeme tak, aby vzdialenosť od sťažňa ku každému z nich bola rovnaká. Uviažte káble ku konzolám na stožiari. Ak chcete nainštalovať stožiar, musíte zavolať žeriav. Nepokúšajte sa inštalovať veterný generátor sami! V lepšom prípade rozbijete veterný mlyn, v horšom budete trpieť sami. Po zdvihnutí stožiara autožeriavom nasmerujte jeho základňu do predtým zabetónovaného potrubia a počkajte, kým ho žeriav spustí do potrubia.

Lano musí byť priviazané ku kolíku v napnutom stave. Okrem toho musia byť všetky káble zviazané tak, aby bol stožiar striktne zvislý, bez deformácií.

Veterný generátor musíte pripojiť k nabíjačke cez konektor EC-5. Samotné nabíjanie je inštalované v paneli so zariadením SES a je pripojené priamo k batérii.

Aby ste predišli strate domácich spotrebičov, počas búrky vždy odpojte veternú turbínu od nabíjačky.

Montáž elektrárne je dokončená. Teraz nezostanete bez elektriny, ani keď svetlo na dlhší čas vypnete. Zároveň nemusíte míňať peniaze na palivo pre generátor a čas na jeho dodávku. Všetko bude fungovať automaticky a nebude vyžadovať váš zásah.