Альтернативные источники энергии для дома

Ветряные столбы

Энергию ветра используют с незапамятных времён. Сегодня многие производители выпускают полностью готовые ветроустановки.

Виды ветряков:

Малолопастные крыльчатые (высокий КПД, шум при сильном ветре, трудности с запуском).
Многолопастные крыльчатые (ещё зовут «тихоходными» за то, что запускаются при ветре 3 м/с, небольшой КПД, больше материалов).
Карусельные (крутятся по горизонтали, легко запускаются, хороши для устойчивого ветра, низкий КПД).

Хватит ли энергии от ветряка для потребностей среднестатистического дома? В среднем ветряки рассчитаны выдавать определённое количество кВт, при ветре 10 м/сек.

Домашний ветрогенератор

Найдётся немного местностей, где стабильно дует ветер такой силы. Там где нет такого ветра, установки будут работать не в полную силу. Аккумуляторные батареи, входящие в систему ветродвигателя, отчасти решают проблему периодического безветрия.

Мощность в 3 кВт может полностью удовлетворить потребности бытового электроснабжения. Либо обеспечит большую часть энергии для отопления.

Где приобрести ветрогенератор для дома

Вот примеры ветряков, выпускаемых НПК «Русский ветер» (г. Щёлково, Московская область):

Вертикаль-Тм-500. Карусельный ветряк (высота 2 м.) три лопасти – 0,5 кВт при 10 м/сек. – 96 тыс. руб.
ВЭУ-2000/3,5-3 малолопастной крыльчатый ветряк (диаметр лопастей 3,5 м) для регионов со слабым ветром. 2 кВт при 10 м/сек (но работать может и при 3-4 м/сек) — 49 200 руб.
Плюс аккумулятор от 8,6 тыс. руб. и инвертор на 220В от 16 тыс. руб.

Телефон компании: +7 906 749-46-43

Тепловые насосы создают тепло из всего

Принцип их действия основан на циклах Карно. Говоря более простым языком, это большой холодильник, который при охлаждении окружающей среды, забирает у нее низкопотенциальную энергию и преобразовывает ее в тепло с высоким потенциалом. Окружающая среда может быть любой: земля, вода, воздух. В любое время года они содержат малую долю тепла. Устройство имеет достаточно сложное устройство и состоит из нескольких основных компонентов:

Наружный контур, заполненный природным теплоносителем.
Внутренний контур с водой.
Испаритель.
Компрессор.
Конденсатор.

В системе, как и в холодильнике применяют фреон. Наружный контур может быть помещен в водяную скважину или в открытый водоем. Иногда даже просто в землю закапывают этот контур, но это требует больших затрат.

Рассмотрим процесс самостоятельного изготовления теплового насоса. Первым делом необходимо раздобыть компрессор. Можно снять его с кондиционера. Достаточно будет мощности на нагрев 9,7кВт.

Компрессор от кондиционера с мощностью 9,7 кВт прекрасно подойдет для создания теплового насоса.

Вторая важная деталь – это конденсатор. Его можно сделать из обычного бака объемом 120 литров. Главное, чтобы он был не подвержен коррозии. Бак режут на две части и вставляют внутрь змеевик из меди. На выходы змеевика крепят двухдюймовые соединения для монтажа контура. Бак сваривают с помощью сварочного аппарата. Площадь змеевика нужно вычислить заранее по формуле: ПЗ = МТ/0,8РТ, где: ПЗ — площадь у змеевика; МТ — Мощность тепловой энергии, которую выдает система, кВт; 0,8 — коэффициент теплопроводности при протекании воды вокруг меди; РТ — разница между температурами воды на входе и на выходе в градусах Цельсия. Змеевик можно изготовить самостоятельно, путем наматывания трубы на любой цилиндр. Внутри него будет циркулировать фреон, а в баке вода из системы отопления. Она будет нагреваться при конденсации фреона.

Змеевик для конденсатора теплового насоса.

Для изготовления испарителя потребуется пластиковая тара, имеющая объем не менее 130 литров. Горловина этого бака должна быть широкой. В него тоже помещают змеевик, который будет соединен с предыдущим в единый контур через компрессор. Выход и вход испарителя делают с помощью обычной канализационной трубы. Через него будет протекать вода из водоема или скважины, которая обладает энергией, достаточной для испарения фреона.

Так выглядит испаритель теплового насоса

Работает такая система следующим образом: испаритель помещается в водоем или скважину. Вода, огибая его, вызывает испарение хладагента, который поднимается по трубам из испарителя в конденсатор. Там он конденсируется, отдавая тепло окружающей змеевик воде. Эта вода циркулирует по трубам отопления с помощью центробежного насоса, обогревая помещение. Хладагент компрессором вновь отправляется в испаритель, и цикл повторяется вновь и вновь.

Схема работы теплового насоса «вода-вода».

Рассмотренный нами агрегат способен обогреть помещение в 60 м2 в любое время года. При этом энергия берется из окружающей среды.

Как генераторы лучше: дизельные или бензиновые?

Наиболее распространенный и известный независимый источник электрической энергии — это дизельный или бензиновый генератор.

Их используют повсеместно и во всех широтах нашей планеты.

В Арктике или Антарктике это вообще единственный и жизненно важный источник электричества.

Давайте подробнее разберемся в том как устроены генераторы.

Как устроен генератор?

Дизельный или бензиновый генератор состоит из двух основных частей:

Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный).
Генератор переменного тока.

ДВС вращает ротор генератора переменного тока и в результате на выходе мы имеем нужное нам напряжение.

Для лучшего понимания о чем идет речь, посмотрите следующий ролик:

Кроме этого, в состав дизельного генератора входит аппаратура, которая калибрует амплитуду и частоту напряжения.

О том как оно работает мы говорить не будем, но знать о том, что она там есть необходимо.

Плюсы и минусы дизельного/бензинового генератора

Несомненным плюсом таких устройств является быстрота их монтажа. От привоза на место до начала работы могут пройти считанные минуты.

Поэтому их часто используют медики, пожарные, военные и другие специальные службы.

Для начала работы нужно только залить топливо и подключить провода.

Теперь перейдем к минусам. Для удобства приведу их в виде списка:

Дороговизна топлива — всем известно, что в РФ и в СНГ в целом цены на горючее постоянно растут. А это в свою очередь увеличивает стоимость одного киловатт-часа, выработанного с помощью таких генераторов.
Высокий уровень шума — работающий двигатель издает громкие звуки и может помешать спать вам и вашим соседям.
Выхлопные газы — данный вид оборудования можно располагать только вне обитаемых помещений. Размещают их обычно на открытом воздухе или в открытых пристройках к зданиям, из которых выхлопные газы удаляются естественным путем.

Выбор мощности дизельного/бензинового генератора

Теперь давайте выясним как выбирать мощность. Тут все достаточно просто.

Нужно сложить суммарную мощность всех потребителей у вас дома, то есть холодильника, телевизора, насосов, автоматики, освещения и так далее.

После этого полученный результат умножаем на 1,3 и получаем искомую мощность оборудования.

Также при выборе нужно помнить, что есть оборудование способное работать как резервный источник энергии, а есть те, которые могут работать как постоянные источники.

Солнечные батареи: как работают и какие бывают

Эта технология сейчас широко известна и так же широко применяется в развитых странах Европы и Северной Америки.

Там правительственные структуры субсидируют переход на применение экологически чистых и возобнавляемых источников энергии.

Но это у них, а у нас ситуация иная… Ну ладно, не будем о грустном, лучше разберемся в том, как это все работает.

Виды солнечных батарей (панелей)

Существуют несколько видов солнечных панелей:

Монокристаллические.
Поликристаллические.
Аморфные.
Арсенид-галиевые.
Теллуридовые.

Это далеко не полный список. Новые технологии преобразования энергии света в электричество появляются постоянно.

Но для нас важными будут только первые 2 вида панелей.

Связано это с их длительным сроком службы и относительно высоким КПД.

Солнечные батареи

Делают их из кремния. В одном случае он монокристаллический, то есть это единый кристалл, а в другом поликристаллический, то есть состоящий из разных кристаллов.

Первый вид панелей обладает бОльшим КПД, чем второй.

Если у монокристалла КПД равен от 17 до 25 %, то у поликристалла этот параметр лежит в пределах от 12 до 18%.

Но технология изготовления монокристаллических панелей сложнее, а значит дороже, чем технология применяемая в изготовлении поликристаллических панелей.

Разница в цене привела к тому, что в бытовых нуждах применяют в основном более дешевые панели.

Срок эксплуатации у обоих видов панелей равен 25 годам.

Принцип работы солнечных батарей

Как написано выше, солнечные батареи изготавливаются из особых полупроводниковых материалов, в которых под действием солнечного света появляются свободные электроны.

А как известно электрический ток — направленное движение этих самых электронов.

Чтобы придать направление движению электронов нужно электрическое поле, которое возникает само из-за разного количества электронов в разных слоях полупроводника (извиняюсь за тавтологию).

Для пояснения смотрите ниже на рисунок:

Солнечные батареи принцип действия

Для ликбеза этого будет достаточно. Но если вам мало, то можете посмотреть следующее видео:

Установка солнечных батарей (панелей)

Существует ряд правил, соблюдая которые вы сможете добиться максимальной отдачи от солнечных панелей:

Солнечные панели должны быть обращены на юг!!!! Это правило разумеется работает только в северном полушарии.
Солнечные лучи должны падать на панель под углом максимально близким к прямому. Это поможет уменьшить количество отраженного от поверхности панели света.
Необходимо обеспечить охлаждение панелей, иначе КПД всей установки существенно снижается.
Необходимо избегать затенения! То есть не стоит устанавливать солнечные батареи на тенистой поляне за высокими деревьями. Место должно быть как можно более открытым.

Энергия солнца и кремниевые панели

Большинство проектов по освоению альтернативных источников связано с солнечной энергией. Компании-производители солнечных батарей активно рекламируют преобразователи и панели, как наиболее выгодные, экологичные и бесшумные. Но не все так просто. Прежде чем покупать и устанавливать солнечные панели в качестве главного источника тепла, стоит помнить о некоторых недостатках подобного способа получения альтернативной энергии:

Высокая стоимость солнечной электроэнергии, на сегодня разница составляет 2,5 раза в сравнении с тарифом электросетевых компаний;
Небольшая мощность источника энергии. С одного квадратного метра панели в солнечный день можно получить не более 150 Вт альтернативной электроэнергии, при том, что стоимость самой панели составляет около сотни долларов;
Сложность ремонта и ограниченный срок службы солнечных кремниевых панелей.

Перечисленные недостатки альтернативного солнечного источника энергии, которыми любят пугать чиновники электросетевых компаний, прежде всего, связаны с высокой стоимостью солнечного элемента. По оценкам специалистов, снижение розничной цены на кремневые батареи всего на 60% приведет к взрывному спросу на альтернативные источники солнечной электроэнергии.

Важно! Для установки солнечной батареи на крыше частного дома не нужны согласования и разрешения местных властей, если система не будет сопряжена с вводным контуром проводки электросетевой компании

Сахар

1) Засыпать сахар в бак автомобиля старая и далеко не безобидная шутка, которая может привести к поломке двигателя. Но сахар может быть превосходным топливом для вашего авто. Специалисты Виргинского института работают над выработкой из сахара водорода, использование которого возможно в качестве чистого и недорогого топлива, которое не выделяет токсичных веществ и запаха. Ученые растворяют сахар в воде с тринадцатью мощными ферментами в реакторе, который вырабатывает из смеси водород.

Водород улавливается и закачиваться в батарею, чтобы произвести энергию. В результате чего образуется в 3 раза больше водорода, чем традиционными методами, что влияет на стоимость технологии.

К сожалению, перед тем как потребители смогут заправлять автомобили сахаром, то пройдет еще десяток лет. Ближайшей перспективе наиболее реалистичным будет конструирование батарей на сахаре для ноутбуков, мобильных телефонов и иной электротехники. Эти батареи будут работать продолжительнее и надежнее сегодняшних аналогов.

Энергия солнечного ветра

Альтернативная энергетика. Эволюция ветрогенераторов

Система солнечного электроснабжения

Главная статья расходов альтернативного электроснабжения на солнечных батареях включает цену панелей, это примерно 160 руб. за 1 Вт или 80-85 долл. за метр квадратный поверхности. Для альтернативного энергоснабжения дома потребуется не менее 25 м2 панелек из поликристаллического кремния.

На аккумуляторах можно сэкономить. Вместо дорогостоящего лития можно установить щелочную батарею, которая прослужит 15 лет при минимальном уходе за источником энергии. На комплект щелочных батарей уйдет еще 200-300 долл.

Можно приобрести готовые панели в чехлах с наклеенной подложкой и пропаянной проводкой за 500-700 долл. или купить и наклеить одиночные плитки на текстолитовую основу своими руками. Вместо дорогущей монокристаллической плиты используем поликристаллические соты за вдвое меньшую цену. Правда, коэффициент полезного действия поликремния на несколько процентов меньше, но потерю можно легко компенсировать дополнительной площадью элементов.

Электростанция на солнечных батареях

Установка солнечных панелей потребует:

Накопители, представляющие из себя фотоэлементы.
АКБ – для накопления заряда.
Контроллер, который позволит следить за аккумулятором.
Устройство для преобразования 12 или 24 В тока в 200 В.
Конструктивные и фиксирующие элементы.

Особенности установки на доме

Следует учесть, что угол наклона должен меняться. Зимой альтернативный солнечный накопитель следует переводить в положение с большим углом к горизонту. Делается это для того, чтобы на солнечном коллекторе не скапливался снег. Иначе это приведет к резкому уменьшению эффективности.

Выбирать следует участок крыши дома, которая обращена на южную, восточную или юго-восточную стороны света.

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Для получения горячей воды и отопления в частном доме используют альтернативный коллектор, работающий от солнечного тепла. Принцип работы и устройство конструкции:

Короб. Металлический прослужит дольше. Выполненный из плит ОСБ, ДВП, ДСП – более дешевый вариант, но его эксплуатации будет менее длительная. Для увеличения срока службы пропитывают плиту специальными септиками и лаками.
На дно короба укладывается минеральная вата или пенопласт – они служат теплоизоляторами и предотвращают теплопотери.
На плиту укладываются плотными рядами трубы. Лучший материал медь – обладает высокой теплопроводностью. Допускаются металлопластиковые варианты, но их энергоэффективность будет на 20% меньше медных.
Входная часть и выходная снабжаются фиттингами. Они обеспечивают подключение к коммуникациям водоснабжения дома.
Сверху короб закрывается стеклом. Можно также использовать акриловый материал или монолитный поликарбонат. Важный момент – поверхность должна быть не гладкой, а рифленой, для лучшего процесса нагрева. Солярное стекло обладает способностью устранять потери тепла. Оно обеспечивает меньшие энергопотери.

Далее вся альтернативная конструкция подключается к источнику воды, который будет циркулировать внутри помещения.

Виды альтернативного электричества

Всегда перед потребителем стоит выбор, основанный на вопросе, что лучше? И в этом плане подразумевается, во-первых, затраты на приобретение нового вида источника электричества, во-вторых, как долго этот прибор будет работать. То есть, будет ли это выгодно, окупится ли вся затея, а если окупится, то через какой промежуток времени? Скажем так, экономию денежных средств еще никто не отменял.

Как видите, вопросов и проблем и здесь хватает, потому что электричество своими руками – дело не только серьезное, но и достаточно затратное.

Электрогенератор

Начнем именно с этой установки, как с самой простой. Простота ее заключается в том, что вам необходимо приобрести электрогенератор, установить его в надежном закрытом помещении, которое будет соответствовать правилам пожарной безопасности. Далее, проводите подключение электрической сети частного дома к нему, заливаете жидкое топливо (бензин или солярку) и включаете. После чего в вашем доме появляется электричество, которое зависит лишь от наличия топлива в баке генератора. Если продумать автоматическую систему подачи топлива, то вы получаете маленькую тепловую электростанцию, которая от вас будет требовать минимального присутствия.

Бензиновый генератор

К тому же электрогенераторы – это надежные и удобные установки, которые работают практически вечно, если правильно их эксплуатировать. Но тут есть один момент. В настоящее время на рынке присутствует два вида генераторов:

Бензиновый.
Дизельный.

Какой лучше? Скажем так, если вам требуется альтернативный источник энергии, который будет эксплуатироваться постоянно, тогда выбирайте дизельный. Если для временного использования, тогда бензиновый. И это еще не все. Дизельный электрогенератор имеет большие габаритные размеры, по сравнению с бензиновым, он сильно шумит при работе и выделяет огромное количество дыма и выхлопных газов. Плюс ко всему он дороже.

Появились недавно на рынке газовые генераторы, которые могут работать и от природного газа, и от сжиженного. Неплохой вариант, экологичный, не требующий специального помещения для установки. Можно к одному генератору подключить, к примеру, сразу несколько газовых баллонов, которые в автоматическом режиме будут подключаться к установке.

Газовый электрогенератор

Альтернатива углеводородному топливу

Среди трех видов электрогенераторов газовый самый лучший и эффективный. Но стоимость топлива (жидкого или газообразного) – удовольствие не из дешевых, поэтому стоит задуматься над тем, что самостоятельно вырабатывать топливо, вкладывая в него минимум денежных средств. К примеру, биогаз, который можно получить из биомассы.

Кстати, альтернативные виды энергии, которые сегодня называются биологическими, могут заменить практически все альтернативные источники электроэнергии. К примеру:

Биогаз получается при помощи брожения навоза, птичьего помета, сельскохозяйственных отходов и так далее. Главное – установить оборудование, которое используется для улавливания метана.
Из мусора, к примеру, на свалках, добывается так называемый целлюлозный эталон. Или как его называют специалисты, свалочный газ.

ИБГУ-1 — установка для получения биогаза

Из сои и рапса, а точнее, из их семян, вырабатываются жиры, из которых можно получить биосолярку.
Из свеклы, сахарного тростника, кукурузы можно изготавливать биоэталон (биобензин).
Ученые доказали, что с помощью обычных водорослей можно аккумулировать солнечную энергию.

То есть, существует большой ряд научных разработок, которые выдают альтернативные виды энергии. И многие из них уже получили практическое применение. К примеру, установка ИБГУ-1, с помощью которой из навоза можно получить в сутки до двенадцати кубометров биогаза. Отечественные фермеры по достоинству оценили труд ученых, поэтому это оборудование раскупается быстро.

Солнечная энергетика

Это, пожалуй, самый распространённый альтернативный источник.

Солнечная энергия преобразовывается с помощью двух типов установок:

солнечных батарей, вырабатывающих электрический ток;
солнечных коллекторов, нагревающих воду.

Бытует ложное мнение, что работа таких установок возможна только на юге и в летнее время. Это не так. Они отлично функционируют и зимой. При условии ясной погоды и выпавшего снега генерация энергии лишь немного уступает летней. Поэтому подобная технология применима для регионов с большим количеством ясных дней.

Батареи, производимые для частого использования, оснащены кремниевыми фотоэлементами. Они могут быть поликристаллическими и монокристаллическими. Первые привлекают низкой стоимостью, но характеризуются повышенной хрупкостью и низким КПД (до 15%). Служат такие батареи около 20 лет, в отличие от монокристаллических, срок службы которых в 2,5 раза больше. Их КПД равен 25%, но и цена существенно выше.

К достоинствам солнечных батарей относят:

обеспечение неисчерпаемого источника энергии на несколько десятков лет;
простота в монтаже и обслуживании, не требуется ежедневного участия человека;
долговечность;
экологичность — без вреда для окружающей среды.

Жидкое топливо из солнечной энергии

Сейчас электричество получают с помощью сжигания органического топлива, например угля и природного газа. У этого способа есть две проблемы: органическое топливо вредит экологии и когда-нибудь закончится. Это заставляет ученых искать замену органике.

С 2001 года китайские ученые пытались преобразовать солнечную энергию в жидкое топливо. Спустя 20 лет у них это получилось.

Исследователям удалось получить жидкий продукт с минимумом примесей — содержание метанола в нем достигает 99,5%. Для этого потребовалось три шага:

превратить свет, полученный с помощью солнечных батарей, в энергию;
с помощью этого электричества разложить воду на водород и кислород;
соединить водород и оксид углерода и получить метанол.

Чтобы получить нужное количество солнечного света, исследователи используют целые фермы солнечных батарей

Как это применять: в отличие от нефти и угля, это топливо сгорает чисто. Если у Китая получится сделать производство жидкого метанола массовым, углекислого газа в атмосфере станет намного меньше — на долю Китая приходится около 29% мировых выбросов.

Особенности ветрогенераторов

Вертикальный ветрогенератор

Источники ветровой электроэнергии работают по принципу преобразования кинетической энергии в механическую, а затем – в переменный ток. Электричество можно получить при минимальной скорости ветрового потока от 2 м/с. Оптимальной является скорость ветра от 5 до 8 м/с.

Виды ветряных генераторов

По типу крепления ротора существуют модификации:

Горизонтальные – отличаются минимальным количеством материалов для изготовления и большим КПД. Минусы прибора заключаются в высокой монтажной мачте и сложности механической части.
Вертикальные – работают в большом диапазоне ветровой скорости. Специфика генератора – необходимость дополнительной фиксации мотора.

По количеству лопастей существуют одно- или многолопастные модели. По материалу лопасти классифицируются на парусные и жесткие. Винтовой шаг установки бывает изменяемым (можно выставить рабочую скорость) и фиксируемым.

Конструкция ветрогенератора

Готовый ветряной генератор состоит из таких частей:

вышка – ставится в ветреной зоне;
лопастный генератор;
контроллер лопастей – преобразует переменный ток в постоянный;
инвертор – трансформирует постоянный ток в переменный;
накопительный аккумулятор;
резервуар для воды.

Накопительная АКБ сглаживает разницу в сезон ветров и период штиля.

Изготовление тихоходного ветрогенератора из генератора машины

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора

Поскольку комплект для сборки ветрогенератора стоит от 250 до 300 тыс. руб, конструкцию целесообразно сделать собственноручно. Понадобится генератор автомобиля и аккумуляторная батарея.

Лопасти обеспечивают работу других устройств ветряка. Самостоятельно их можно изготовить из ткани, металла или пластиковой трубы следующим образом:

Выбрать материал с хорошей ветроустойчивостью – толщиной от 4 см.
Рассчитать длину лопасти так, что диаметр трубы равнялся 1/5.
Обрезать трубу и применять ее в качестве шаблонов.
Пройтись по краям всех элементов наждачкой для удаления неровностей.
Зафиксировать пластиковые лопасти на диске из алюминия.
Произвести балансировку колеса посредством фиксирования в горизонтальном положении.
Обточить края ветрового колеса при вращении.

Мачта должна быть надежной, прочной и не раскачиваться

Проект изготовления мачты нужно начать с выбора материала. Понадобится стальная труба длиной 7 м и диаметром 150-200 м. При наличии препятствий колесо поднимается выше их на 1 м.

Для дополнительной устойчивости конструкции изготавливаются колышки под растяжку из стального или оцинкованного троса 6-8 мм в толщину. Мачту и колышки нужно забетонировать.

Процесс переделки автогенератора заключается в перемотке старторного узла и создании ротора на основе неодимовых магнитов. В приборе просверливаются отверстия под них. Магниты нужно ставить, чередуя полюса и заполнять пустоты эпоксидкой.

Ротор оборачивается бумагой для перемотки катушки в одном направлении по трехфазной схеме. На последнем этапе генератор тестируется – при 300 оборотах должно показывать 30 В.

Чем больше витков на катушке, тем эффективнее работает генератор.

Альтернативные ветровые источники тепла и электрической энергии собираются после изготовления поворотной оси. Понадобится труба с двумя подшипниками и хвостовая часть из оцинкованного листа 1,2 мм в толщину.

Генератор крепится к мачте посредством рамы их профтрубы. Расстояние от балки до лопастей должно быть больше 25 см. После сборки базовой конструкции монтируются контроллер заряда, инвертор и АКБ.

Минимизация потерь тепла из дома

В заключение этой статьи мы не можем не затронуть еще один важный аспект — минимизацию потерь тепла из дома. Ведь, очевидно, какими бы эффективными и современными не были источники энергии вашего дома, если он «дырявый как сито» — все труды будут напрасными, а экономия бюджета — минимальной.

Как же избавиться от потерь тепла? Поскольку мы уже ранее неоднократно писали на нашем портале Nedvio.com об энергоэффективности домов, различных утеплителях и пассивных технологиях строительства, рассмотрим эти факторы здесь кратко:

Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
Выявление тепловых мостов и их устранение;
Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи до 1,0 Вт / м²K);
Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
Теплоизоляция труб и установка более эффективных бойлеров.

Разумеется, это далеко не все факторы. Вот наглядная схема того, куда может уходить тепло из вашего дома:

Если следовать данным рекомендациям и привести дом в порядок, вы уже с первых недель заметите, что дом станет более теплым, а счета за отопление и электричество станут меньше. Ну а использование альтернативных, возобновляемых источников энергии поможет достичь вам еще лучших показателей комфорта и эффективности вашего дома.

Что выбрать

Давайте разберёмся, какой вариант альтернативной энергии лучше. Солнечные батареи являются наиболее предпочтительным вариантом из-за простоты и экологичности. Однако они не работают в ночное время суток.

Ветрогенераторы хорошо подходят для местностей, где постоянно дуют сильные ветры. Функционируют и днём, и ночью, но если потоки воздуха ослабевают – эффективность становится равна нулю. Наилучшим вариантом является комбинация этих двух устройств. Тогда вы можете быть почти на 100% уверенными, что никогда не останетесь без электричества.

А если вы нуждаетесь в горячем водоснабжении и отоплении, дополните систему дома тепловыми насосами. Они не требовательны в обслуживании, отсутствует необходимость покупать и где-то складировать топливо, как в случае, например, с твердотопливным котлом.

Принцип работы теплового насоса

Устройство и схема работы теплового насоса в качестве источника тепловой энергии приведена на схеме.

Работа альтернативной системы отопления во многом напоминает цикл обычного компрессионного или пароэжекционного холодильника, с двумя дополнительно установленными теплообменными контурами.

Первый контур альтернативного источника энергии изготавливается из нескольких десятков металлических труб, уложенных в скважины, глубиной от 40-100 м. Количество скважин может достигать 80-90 единиц для одного источника энергии мощностью 16-18 кВт. Скважины играют роль подогревателя для прокачиваемого антифриза и первичного источника энергии для теплового насоса.

Второй контур представляет собой медный теплообменник, сочлененный с первым контуром. В нем, как в холодильнике, циркулирует фреон или изобутан. В процессе конденсации фреона выделяется огромное количество тепловой энергии, которое через третий контур направляется на отопление дома.

Существуют также безнасосные схемы альтернативных источников энергии, в которых нет компрессоров и насосов, соответственно, практически нет потребления электрической энергии. КПД такого альтернативного теплового насоса меньше, поэтому для поддержания необходимой тепловой мощности источника энергии приходится увеличивать количество скважин.

Котел на биотопливе

Человечество, в результате своей деятельности, производит гигантское количество отходов. Многие из них имеют биологическую природу и не вредят экологии. К ним относятся древесные щепки, кукурузные початки, солома, торф и многое другое. Все это прекрасно горит, о чем свидетельствуют взрывы на деревообрабатывающих комбинатах и горящие торфяники

Поэтому подобным видам топлива уделяется все большее внимание – на рынке начали появляться прессованные брикеты, пеллеты, торф в гранулах, прессованная древесина и прочие продукты, изготовленные из растительных материалов

В результате на свет появляется экологически чистое топливо, которое можно использовать для обогрева частных домов. Оно не загрязняет окружающую среду, избавляя ее от гор ненужного мусора. Естественно, что та же древесная стружка может сгнить самостоятельно, никак не повлияв на экологию. Но зачем пропадать столь ценному материалу, который может стать отличным альтернативным источником? Достаточно только спрессовать ее и придать удобную для применения форму.

Основные виды

В зависимости от типа ресурса, альтернативные источники электрической энергии в мире классифицируются на несколько видов, которые определяют ее способы получения и типы конструкций.

Далее кратко разберем главные виды альтернативных источников электроэнергии и их характеристики.

Вода

Гидроэлектростанция основана на выполнении преобразования кинетической энергии воды в электроэнергию.

К объектам этого типа относятся ГЭС разной мощности, которые устанавливаются на берегах морей. В этих конструкциях, под влиянием воды, приводятся в действие лопасти гидротурбины, которые начинают вырабатывать электрическую энергию. Гидравлическая турбина является главным элементом в ГЭС.

Еще один способ получения альтернативной энергии при помощи воды – это использование энергии приливов. Но фактически здесь используется вращательная энергия Земли.

Тепло земли

Этот источник нетрадиционной энергетики вырабатывает электроэнергию из тепла земли. Этот метод получения является долгосрочным, поскольку он применяет почти неиссякаемый ресурс.

Однако имеются и минусы – необходимость бурения скважин глубиной в 1 км.

Биотопливо

Биоэнергетика получает электроэнергию из биотоплива 1-го, 2-го и 3-го поколений.

1-ое включает в себя культуры сельского хозяйства, которые содержат много жиров и крахмала.
2-ое – топливо, получаемое из древесины и остатков растений, которые нельзя использовать в качестве питания.
3-ее – топливо из водорослей.

Самым распространенным является 1-ое поколение.

Ядерная энергетика

Для получения электрической энергии таким методом применяют экологично чистую ядерную энергетику, которая отличается недорогим обслуживанием.

Но многие отказываются от такой АЭС, поскольку при аварии будет происходить продолжительное заражение и отравление территорий.

Кроме того, недостатком такого метода является цена утилизации и значительный выброс тепла, который способствует возникновению парникового эффекта.

Ветер

Ветровая электростанция выполняет преобразование воздуха в электричество.

Главным элементом таких конструкций является ветрогенератор. Ветрогенераторы разделяются по:

техническим характеристикам;
размерам;
установкой с вертикальной либо горизонтальной осью вращения;
числом ветровых лопастей, а также территорией их размещения.

Солнце

Солнечная электроэнергия возникает при помощи двух типов установок.

Гелиоконцентраторы. Это главный компонент системы, который выполняет преобразование солнечной энергии в электричество. Отрицательной стороной этой конструкции является сложность установки.
Фотоэлементы. Этот тип используют чаще, поскольку он имеет маленькую стоимость, простую установку и легкость обслуживания. Такой элемент занимает лидирующие позиции на рынке, однако имеет КПД менее 20%.

Солнечная энергия более продуктивно используется в таких странах, как Египет и Саудовская Аравия, в других странах полученной электроэнергии не хватает для полноценного перехода на СЭС.

Прочие варианты

Имеются и другие типы получения электричества:

Мускульная сила;
Криогенная энергетика;
Грозовая энергетика;
Гелиоэнергетика.

Эти методы имеют также свои плюсы и минусы.

Тепловые насосы

Их правильнее назвать альтернативным источником тепла. Предназначены для организации отопления и горячего водоснабжения дома. Потребляют электричество, поэтому их необходимо использовать в комбинации с другими видами альтернативной энергии.

Принцип действия основывается на способности таких веществ, как фреон, закипать при низких температурах. Когда оно переходит в газообразное состояние, выделяется тепловая энергия. Установка состоит из внешнего и внутреннего контуров, а также контура насоса. Внешний закапывается под землю или опускается на дно водоёма.

Циркулирующий по нему фреон нагревается под воздействием окружающей среды, в контуре насоса под большим давлением переходит в газообразное состояние, в результате чего температура поднимается до 70 С°. Внутренний разносит нагретый в насосе теплоноситель по дому.

Альтернативная энергия для частного дома