Даже школьники знают о том, что невозможно бесконечно добывать нефть и газ. Кроме того, не в каждом уголке есть газовые магистрали, и даже электричество.
Да и уровень доходов в регионах бывает так невысок, что затраты на монтаж и эксплуатацию отопительного оборудования выходят неподъёмными.
Всё это показывает, что нам остро нужна альтернативная энергия. Альтернативные источники энергии своими руками это возможно. Проведём обзор доступных на сегодня вариантов.
Ветрогенератор использование ветра
Ветер на службу людям поступил ещё в глубокой древности. Паруса кораблей и ветряные мельницы – первооткрыватели в этой области.
Вот несколько интересных фактов:
- Потенциал у ветровой энергии в 100 раз больше, чем у гидроэнергии.
- Сейчас готовые ветроустановки снабжают человечество только тысячной долей необходимой энергии.
- Китай, на сегодня, лидер в этой области.
- Для высокого КПД ветряка среднегодовая скорость ветра должна превышать 4 м/с.
Более сложная конструкция с горизонтальным валом мощнее, но дороже в изготовлении т. к. требуется дополнительное устройство для поворота рабочей плоскости лопастей перпендикулярно движению ветра. Такая схема имеет смысл в местах с преобладающим ровным движением воздушных масс. При рабочем диаметре 6 м. может вырабатывать до 5 кВт. электроэнергии, что достаточно для отопления частного дома.
На конструкции с вертикальным валом лучше остановиться в случае, если не требуется большая мощность и преобладает турбулентность потока (на побережье возле скал, в горной местности, и др.).
Основной минус ветряка в том, что ветер дует непостоянно, поэтому в его конструкцию важно включать любой способ аккумулирования энергии, электрической или тепловой.
Скорость конца лопасти может достигать 200 км/ч. Любители природы указывают на то, что лопастные ветроустановки губят огромное количество птиц и даже летучих мышей.
Также ветроустановки издают шум во время работы. Можно просто её выключать, если накоплено достаточно энергии, а можно применять безлопастные ветряки. Они работают за счёт возвратно-поступательного движения мембраны. Такой вариант не шумит во время работы, и безопасен для птиц.
Схема сборки ветряного генератора своими руками
Электрогенератор – основная трудность для самостоятельного изготовления. Поэтому имеет смысл рассмотрение непосредственного использования механической энергии.
Можно подключать различные механизмы непосредственно к валу ветряка:
- циркулярную пилу,
- дробилку,
- превращать в тепло (используя насос Френетта).
Для безопасного пользования подобными механизмами важно предусмотреть возможность экстренной остановки. Например, использовать тормозной механизм с колеса автомобиля.
Самодельная гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция на реке довольно стабильный источник энергии с высоким КПД при небольших размерах и затратах. Имеет несколько вариантов изготовления:
- Плотинного.
- Бесплотинного типа.
А также по способу превращения энергии потока во вращательное движение вала:
- водяное колесо,
- турбина.
Плотинного типа
При низкой скорости течения воды без плотины не обойтись – это создаёт юридические трудности с получением разрешения на строительство. Но зато накопленное количество воды делает такую систему инертной и независимой от сезона года.
Пример плотинной электростанции
Бесплотинного или проточного типа
Если скорость течения более 1 м/с, то надобность в плотине отпадает и достаточно будет установить колесо или турбину в реку, без дополнительных мер по увеличению мощности потока. Кроме того, бесплотинная гидроэлектростанция не требует сложных юридических согласований.
Мини-гидроэлектростанция способна обеспечить большой дом или несколько домов полным объёмом электроэнергии.
Нужно предусмотреть пропускную способность сброса воды на 100% превышающую максимальный сезонный уровень.
Накопление энергии с помощью солнечных панелей
Основа гелиопанели – хрупкие кристаллы, улавливающие энергию солнца. Изготовить дома их никак не получится. Но приобретя кристаллы, можно самостоятельно сделать солнечную батарею. Для этого нужно:
- Сделать из оргстекла каркас (подойдёт и другой прозрачный материал).
- Корпус делается из фанеры, металлических уголков и т.д.
Фотоэлементы бывают двух разновидностей:
- Монокристаллические (КПД – 13%, требуют много солнца, долговечные),
- Поликристаллические (КПД – 9%, могут работать и в пасмурный день, менее долговечны).
Готовую солнечную батарею нужно разместить на самой освещаемой стороне крыши так, чтобы в будущем можно было регулировать наклон прибора.
В снегопад панели размещают почти вертикально, чтобы снег на них не задерживался и не нарушил работу прибора.
Прежде, чем останавливать свой выбор на солнечной энергии, ознакомьтесь с недостатками этого варианта:
- Высокая стоимость элементов конструкции,
- панели малоэффективны в северных широтах, там, где в году много дождливых, пасмурных дней,
- необходимость запасать энергию на ночь и перебои в зимний период,
- требуется много места,
- хрупкие,
- чувствительны к очень высоким температурам. При нагреве 100-125 0С, фотоэлементы быстрее «стареют», а батарея в целом может временно потерять свою работоспособность,
- в некоторых случаях установка СБ требует вырубки деревьев, затеняющих место установки,
- на КПД солнечных панелей, сказывается даже небольшой слой пыли.
Солнечные панели на крыше дома
Оптимальная рабочая температура фотоэлементов от 70 до 90 0С (речь идёт о температуре под стеклом, которую не так-то легко контролировать).
Чтобы рассчитать, сколько для дома нужно солнечных панелей, нужно учесть:
- Количество в доме электроприборов, и какой мощности.
- Число солнечных дней в данной местности.
Солнечные батареи всегда называют «экологически чистым» методом добычи энергии, однако, при производстве фотоэлементов применяются токсичные и ядовитые вещества. Утилизировать солнечную батарею – немалая проблема!
Другие варианты альтернативной энергии
Геотермальная энергия
В недрах земли хранится огромное количество энергии.
Попытки использовать этот ресурс на благо людей предпринимаются там, где из-под земли на поверхность выходят:
- горячие воды,
- пар,
- магма.
Геотермальную энергию используют для обогрева, либо преобразуют её в электрический ток.
Хотя геотермальная энергия неисчерпаема, не зависит от погоды и времени года, она имеет и свои недостатки. Например:
- В мин. водах часто содержится не только большое количество минералов, но и токсичные соединения. Такую воду нельзя оставлять не поверхности, а нужно возвращать обратно под землю.
- Некоторые учёные выступают против вмешательства в подземную среду, так как полагают, что это может влиять на число землетрясений.
Биогаз
Когда бактерии перерабатывают органические отходы, побочно выделяется биогаз. В его составе:
- метан (55-60%),
- углекислый газ (30-35%),
- водород,
- азот.
Если раньше метан считался опасным побочным продуктом разложения органики, то сегодня его с успехом используют как источник энергии.
Принципиальная схема биогазовой установки
Установка «биогаз» выполняет три полезные функции:
- Вторично использует органические отходы (например, навоз, ботву растений, содержимое выгребных ям).
- Вырабатывает горючий газ.
- Снабжает огород удобрением, которое остаётся после переработки.
Чтобы получать этот газ и использовать в дальнейшем, устраивают герметичную ёмкость (на поверхности или в земле). Бак должен быть оснащён:
- горловиной для закладки отходов,
- патрубком для удаления отработанных масс,
- в ёмкости закрепляется шнек (винт), которым перемешиваются органические отходы,
- устраивается патрубок, по которому выводится полученный газ.
Из 1 кг. навоза получается полкуба биогаза. Этого хватит, чтобы сутки готовить еду для семьи из 4-х человек. Если пересчитать энергию газа на энергию бензина, то получится, что 2 м3 газа соответствует 1,2 литрам бензина.
С ухудшением экологической обстановки во всем мире ученые пытаются бороться при помощи поиска альтернативных источников энергии. Водородный котел отопления изобретение, над которым работали 7 лет. Читайте о целесообразности применения такого оборудования.
О том, как выбрать электрические теплые полы, читайте здесь.
Большиснство людей отдает предпочтение водяному отоплению, что вполне обоснованно система простая, надежная и не затратная. Здесь https://4air.ru/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/vodyanoe-v-chastnom-dome.html вы найдете подробную информацию о типах системы и вариантах монтажа.
Тепловой насос
Тепловые насосы используют для отопления дома. По типу используемой энергии, различают:
- Грунт-вода.
- Вода-вода.
- Воздух-вода.
Грунт-вода извлекает тепло из почвы с помощью зондов или коллекторов (для коллекторов нужен большой участок). Антифриз доставляет тепло к насосу, а затем в систему отопления.
Вода-вода. Энергия извлекается из грунтовых вод (но может работать и с водоёмом). После прохождения через насос, охлаждённая вода возвращается обратно.
Воздух-вода. В систему данной конструкции входят вентилятор и испаритель. Конструкция монтируется на поверхности земли и извлекает энергию из воздуха.
Тепловой насос вполне реально сделать своими руками.
Внутри это:
- компрессор (как вариант, можно взять от кондиционера),
- испаритель,
- конденсатор,
- дроссельный клапан.
Суть работы в следующем: вода, спирт (или иная незамерзающая жидкость) подаётся в коллектор. В испарителе находится хладагент – вещество с низкой температурой кипения. Теплоноситель доводит хладагент до кипения, и он превращается в пар. Компрессором нагнетается давление. Конденсатор передаёт тепло во внутреннюю систему отопления (в дом), хладагент отдаёт оставшееся тепло, снова становится жидким и возвращается в коллектор. Такие установки ещё называют «холодильником наоборот».
Главный недостаток такой системы – высокая стоимость (особенно, если всё покупать). Кроме того, система потребляет определённое количество электроэнергии, а значит, энергозависима.
Итак. За альтернативной энергией – будущее. Для южных солнечных районов отлично подойдут солнечные панели.
Но сделать полностью своими руками их не получится – кристаллы нужно покупать.
Для более сурового северного климата больше подойдут ветрогенераторы. В некоторых районах, в Поволжье, например, всегда бывает хотя бы лёгкий ветерок.
В горных районах есть много небольших речушек, которые легко могут стать базой для небольшой гидроэлектростанции.
И конечно, для фермерских хозяйств отлично подойдёт выработка биогаза.
Учитывать нужно и то, что альтернативная энергия мало распространена. Недостаточно специалистов, поставщиков оборудования и ремонтных центров. А значит, всё стоит немалых денег, а если что-то поломается, рассчитывать лучше на себя.
Вокруг ИК-обогревателей ходит много слухов кто-то говорит, что они полезны для здоровья, кто-то категорически отрицает эту точку зрения. Вред инфракрасного обогревателя: виды излучения, польза и вред для организма человека.
О том, какой счетчик отопления выбрать и как его установить, читайте в следующей теме.