Energia alternativa per a una casa privada

Per als propietaris de cases particulars, hi ha l'oportunitat de reduir significativament les factures de serveis públics o de no utilitzar els serveis dels proveïdors de calor, electricitat i gas. Fins i tot podeu proporcionar una granja gran i, si ho desitgeu, vendre l’excedent. Això és real i alguns ja ho han fet. Per a això, s’utilitzen fonts d’energia alternatives.

Les fonts d’energia alternatives poden satisfer totes les necessitats

On es pot obtenir energia i en quina forma

De fet, l’energia, d’una forma o altra, es troba pràcticament a tot arreu de la natura (sol, vent, aigua, terra). La tasca principal és extreure’l d’aquí. La humanitat fa més de cent anys que fa això i ha obtingut bons resultats. De moment, les fonts d’energia alternatives poden proporcionar una casa amb calor, electricitat, gas i aigua tèbia. A més, l’energia alternativa no requereix coneixements ni habilitats addicionals. Podeu fer-ho tot per la vostra llar amb les vostres mans. Què es pot fer, doncs?

• Utilitzeu l’energia solar per generar electricitat o per escalfar aigua, per a subministrament d’aigua calenta o calefacció a baixa temperatura (plaques solars i col·lectors).
• Convertir l’energia eòlica en electricitat (aerogeneradors).
• Escalfeu la casa mitjançant bombes de calor, prenent calor de l’aire, la terra i l’aigua (bombes de calor).
• Obtenir gas dels residus d’animals domèstics i d’aviram (plantes de biogàs).
  

  L’energia alternativa és una manera de proveir-se de manera independent de les seves pròpies necessitats

Totes les fonts d'energia alternatives són capaces de satisfer plenament les necessitats humanes, però això requereix inversions massa grans i / o àrees massa grans. Per tant, és més prudent crear un sistema combinat: rebre energia de fonts alternatives i, si hi ha escassetat, "recollir-la" de xarxes centralitzades.

Utilitzant l’energia solar

Una de les fonts d'energia alternatives més potents per a la llar és la radiació solar. Hi ha dos tipus d’instal·lacions per a la conversió d’energia solar:

• panells solars generar corrent elèctric;
• els col·lectors solars escalfen l’aigua.
  

  L’energia solar es pot utilitzar per escalfar aigua o generar electricitat

No penseu que les instal·lacions només funcionen al sud i només a l’estiu. També funcionen bé a l’hivern. En temps clar amb nevades, la producció d’energia només és lleugerament inferior a l’estiu. Si la vostra zona té un gran nombre de dies clars, podeu utilitzar aquesta tecnologia.

Panells solars

Les cèl·lules solars s’assemblen a partir de convertidors fotovoltaics, que es fabriquen a base de minerals, que, sota la influència de la llum solar, emeten electrons i generen un corrent elèctric. Per a ús privat, s’utilitzen fotoconvertidors de silici. Per la seva estructura, són monocristal·lins (fets d’un cristall) i policristal·lins (molts cristalls). Les monocristal·lines tenen una eficiència superior (13-25% segons la qualitat) i una vida útil més llarga, però són més cares. Els policristal·lins generen menys electricitat (9-15%) i fallen més ràpidament, però tenen un preu més baix.

Es tracta d’un fotoconvertidor policristal·lí.S’han de manipular amb cura: són molt fràgils (també monocristal·lins, però no en la mateixa mesura)

El muntatge de la bateria solar de bricolatge no és difícil. Primer cal comprar una certa quantitat de fotocèl·lules de silici (la quantitat depèn de la potència necessària). La majoria de les vegades es compren en plataformes comercials xineses com Aliexpress. A continuació, el procediment és senzill:

• Feu un marc (a partir de taulons de fusta o cantonades de metall). Instal·leu-hi un substrat. Transparent: vidre, plexiglàs (policarbonat monolític): si la bateria solar penja a la finestra i opaca (fusta contraxapada, pintada de blanc), si no instal·leu la bateria al terrat.
• Feu servir conductors d’alumini per connectar les cel·les a una bateria (en paral·lel). Els conductors es poden soldar directament a les plaques (costen una mica més) o cal comprar-los per separat i soldar-los vosaltres mateixos.
• Cal tancar la bateria acabada. S’omple de resina epoxi o s’enganxa amb una pel·lícula EVA especial. Quan es segella, cal assegurar-se que no hi hagi buits: bombolles d’aire. Redueixen considerablement el rendiment de la bateria, de manera que les expulsem amb cura.
  

  Es tracta d’una bateria solar ja feta

Unes paraules sobre per què el substrat del panell solar (bateria) s’ha de pintar de blanc. El rang de temperatura de funcionament de les hòsties de silici és de - 40 ° C a + 50 ° C. El funcionament a temperatures més altes o més baixes condueix a una fallada ràpida dels components. Al terrat, a l’estiu, en un espai tancat, la temperatura pot ser molt superior a + 50 ° C. Per tant, es necessita un color blanc, per no sobreescalfar el silici.

Col·lectors solars

Els captadors solars es poden utilitzar per escalfar aigua o aire. On dirigeix ​​l’aigua escalfada pel sol (a les aixetes de subministrament d’aigua calenta o al sistema de calefacció), trieu vosaltres mateixos. Només la calefacció serà a baixa temperatura, per a un terra càlid, el que calgui. Però perquè la temperatura de la casa no depengui de la climatologia, cal redundar el sistema perquè, si cal, es connecti una altra font de calor o la caldera canviï a una altra font d’energia.

Col·lectors solars tubulars més comuns

Hi ha tres tipus de captadors solars: plans, tubulars i d’aire. Els més habituals són els tubulars, però d’altres també tenen dret a existir.

Plàstic pla

Dos panells, negre i transparent, es combinen en un sol cos. Entre elles hi ha una canonada de coure en forma de serp. El panell fosc inferior s’escalfa del sol. el coure s'escalfa a partir d'ell i, a partir d'ell, l'aigua passa pel laberint. Aquest mètode d'ús de fonts d'energia alternatives no és el més eficient, però atractiu, ja que és molt senzill d'implementar. Així, podeu escalfar aigua piscina... Només caldrà fer un bucle del subministrament (mitjançant una bomba de circulació). De la mateixa manera, podeu escalfar aigua en contenidors dutxa d'estiu o utilitzar-lo per a les necessitats de la llar. L’inconvenient d’aquestes instal·lacions és la baixa eficiència i productivitat. Cal un llarg temps o un gran nombre de col·lectors plans per escalfar un gran volum d’aigua.

Col·lector solar pla

Col·lectors tubulars

Es tracta de tubs de vidre, buits o coaxials, pels quals flueix l’aigua. Un sistema especial permet la màxima concentració de calor als tubs, que es transfereix a l’aigua que hi circula.

Els col·lectors tubulars poden ser de buit i de ploma

El sistema necessàriament té un dipòsit d’emmagatzematge en el qual s’escalfa l’aigua. La circulació de l'aigua al sistema la proporciona una bomba. No podeu fabricar aquests sistemes pel vostre compte; fabricar tubs de vidre amb les vostres mans és problemàtic i aquest és el principal inconvenient. Juntament amb l’elevat preu, frena l’adopció generalitzada d’aquesta font d’energia per a la llar.I el sistema en si és molt eficaç, fa front a la calefacció d’aigua per al subministrament d’aigua calenta i fa una contribució decent a la calefacció.

Esquema d’organització del subministrament d’aigua calenta i calefacció a causa de fonts d’energia alternatives, mitjançant captadors solars

Col·lectors d’aire

Al nostre país són molt rars i en va. Són senzills, els podeu fer vosaltres mateixos fàcilment. L'únic aspecte negatiu és que es requereix una àmplia superfície: poden ocupar tota la paret sud (est, sud-est). El sistema és molt similar als col·lectors plans: panell inferior negre, part superior transparent, però escalfen directament l’aire, que és forçat (per un ventilador) o dirigit de manera natural cap a l’habitació. Tot i l'aparent frivolitat, d'aquesta manera és possible escalfar habitacions petites durant el dia, incloses les sales tècniques o de serveis públics: garatges, cases d’estiu, coberts per al bestiar.

Dispositiu de col·lector d'aire

Una font d’energia alternativa com el sol ens proporciona la seva calor, però la major part no va enlloc. Aconseguir una petita part i utilitzar-lo per a necessitats personals és la tasca que resolen tots aquests dispositius.

Aerogeneradors

Les fonts d’energia alternatives són bones perquè es relacionen principalment amb recursos renovables. El més etern, probablement, el vent. Mentre hi hagi atmosfera i sol, també hi ha vent. Potser per un curt període l’aire quedarà immòbil, però no per molt de temps. Els nostres avantpassats feien servir l’energia eòlica als molins i l’home modern la converteix en electricitat. Tot el necessari per a això:

• una torre instal·lada en un lloc ventós;
• un generador amb fulles adherides;
• bateria d'emmagatzematge i sistema de distribució de corrent elèctric.

Qualsevol torre es pot construir a partir de qualsevol material. Una bateria d’emmagatzematge és una bateria, aquí no se us ocorre res, però és on escolliu on subministrar electricitat. Només queda fer un generador. També es pot comprar feta, però es pot fer a partir d’un motor d’electrodomèstics: una rentadora, un tornavís, etc. Necessitareu imants de neodimi i resina epoxi, un torn.

Esquema de subministrament d'electricitat a una casa privada a partir de fonts d'energia alternatives (generador eòlic i plaques solars)

Al rotor del motor, marquem els llocs per instal·lar els imants. Han de ser equidistants els uns dels altres. Triturem el rotor del motor seleccionat, formant "seients". El fons del rebaix hauria d’inclinar lleugerament de manera que la superfície de l’imant estigui inclinada. Els imants s’enganxen als llocs tallats de les ungles líquides, s’aboquen amb resina epoxi. La superfície és llisa amb paper esmerilat. A continuació, heu d’adjuntar pinzells que eliminin l’actual. I ja està, podeu muntar i fer funcionar el generador eòlic.

Aquestes instal·lacions són força efectives, però la seva potència depèn de molts factors: la intensitat del vent, la correcta fabricació del generador, la eficiència de la diferència de potencial eliminada pels raspalls, la fiabilitat de les connexions elèctriques, etc.

Bombes de calor per a la calefacció de la llar

Les bombes de calor utilitzen totes les fonts d’energia alternatives disponibles. Agafen calor de l’aigua, l’aire, el sòl. En petites quantitats, aquesta calor hi és fins i tot a l’hivern, de manera que la bomba de calor la recull i la redirigeix ​​per escalfar la casa.

Les bombes de calor també utilitzen fonts d'energia alternatives: calor de la terra, l'aigua i l'aire

Principi de funcionament

Per què són tan atractives les bombes de calor? En gastar 1 kW d’energia per bombejar-la, en el pitjor dels casos obtindreu 1,5 kW de calor i les implementacions amb més èxit poden arribar fins als 4-6 kW. I això no contradiu de cap manera la llei de conservació de l'energia, perquè l'energia no es gasta en l'obtenció de calor, sinó en el bombament. Per tant, no hi ha incongruències.

Circuit de bomba de calor per utilitzar fonts d'energia alternatives

Les bombes de calor tenen tres circuits de treball: dos externs i interns, així com l’evaporador, el compressor i el condensador. L'esquema funciona així:

• Al primer circuit circula un refrigerant que elimina la calor de les fonts de baix potencial. Es pot submergir a l’aigua, enterrar-lo a terra o bé pot agafar calor de l’aire. La temperatura més alta assolida en aquest circuit és d’uns 6 ° C.
• Un mitjà de calefacció amb un punt d’ebullició molt baix (normalment 0 ° C) circula pel circuit intern. Quan el refrigerant s’escalfa, s’evapora, el vapor entra al compressor, on es comprimeix a alta pressió. Durant la compressió, es genera calor, els vapors refrigerants s’escalfen a una temperatura mitjana de + 35 ° C a + 65 ° C.
• Al condensador, la calor es transfereix al refrigerant des del tercer circuit de calefacció. Els vapors de refrigeració es condensen i després entren a l’evaporador. I després el cicle es repeteix.

El circuit de calefacció es fa millor en forma de terra càlid. Les temperatures són les més adequades per a això. El sistema de radiadors requerirà massa seccions, que és lleig i poc rendible.

Fonts alternatives d’energia tèrmica: on i com obtenir calor

Però les dificultats més grans són causades pel dispositiu del primer circuit extern, que recull la calor. Atès que les fonts són de baix potencial (hi ha poca calor a la part inferior), es requereixen grans àrees per recollir-la en quantitats suficients. Hi ha quatre tipus de contorns:

• Anells col·locats en canonades d'aigua amb refrigerant. L’embassament pot ser qualsevol cosa: un riu, un estany, un llac. La condició principal és que no s’hagi de congelar fins i tot en les gelades més severes. Les bombes que bomben la calor del riu funcionen de manera més eficient; es transmet molta menys calor a l’aigua estancada. Aquesta font de calor és la més fàcil d’implementar: llançar canonades, lligar una càrrega. Només hi ha possibilitats de danys accidentals.
  

  La forma més senzilla de fer un camp tèrmic a l’aigua

• Camps tèrmics amb canonades enterrades per sota de la profunditat de congelació. En aquest cas, només hi ha un inconvenient: els grans volums de moviments de terres. Hem d’eliminar el sòl sobre una àrea gran i fins i tot a una profunditat sòlida.
  

  Gran volum de moviments de terres

• Utilitzant temperatures geotèrmiques. Es perforen diversos pous profunds i es baixa un circuit de refrigerant. El que és bo d’aquesta opció és que requereix poc espai, però no sempre és possible perforar a gran profunditat i els serveis de perforació costen molt. És possible, però, fes la plataforma de perforació tu mateixperò la feina encara no és fàcil.
  

  Els pous requereixen menys espai

• Extracció de calor de l’aire. Així funcionen els aparells d’aire condicionat amb la possibilitat d’escalfar: treuen calor de l’aire “exterior”. Fins i tot a temperatures inferiors a zero, aquestes unitats funcionen, tot i que a una temperatura molt inferior a -15 ° C. Per fer el treball més intens, podeu utilitzar la calor dels eixos de ventilació. Tireu-ne uns quants abocats amb un refrigerant i bombeu-hi la calor.
  

  La bomba de calor més compacta, però també la més inestable, prenent calor de l’aire

El principal desavantatge de les bombes de calor és l’elevat preu de la mateixa bomba i la instal·lació de camps de recollida de calor no és barata. En aquest cas, podeu estalviar diners fabricant la bomba vosaltres mateixos i col·locant el circuit amb les vostres mans, però la quantitat seguirà sent considerable. L’avantatge és que la calefacció serà econòmica i el sistema funcionarà durant molt de temps.

Residus en ingressos: plantes de biogàs

Totes les fonts d’energia alternatives són d’origen natural, però només es poden obtenir el doble de beneficis de les plantes de biogàs. Processen residus d’animals domèstics i aus de corral. Com a resultat, s’obté un determinat volum de gas que, després de netejar-lo i assecar-lo, es pot utilitzar per al propòsit previst. La resta de residus reciclats es poden vendre o utilitzar als camps per augmentar els rendiments, un fertilitzant molt eficaç i segur.

L’energia també es pot obtenir a partir de purins, només no en forma pura, sinó en forma de gas

Breument sobre tecnologia

La formació de gas es produeix durant la fermentació i hi participen bacteris que viuen al fem. Els residus de bestiar i aus de corral són adequats per a la producció de biogàs, però els fems del bestiar són òptims. Fins i tot s’afegeix a la resta de residus per a la “massa fermentada”: conté exactament els bacteris necessaris per al processament.

Per crear condicions òptimes, es requereix un ambient anaeròbic: la fermentació s’ha de realitzar sense oxigen. Per tant, els biorreactors eficients són contenidors tancats. Per fer el procés més actiu, és necessària una barreja regular de la massa. Per a això, a les plantes industrials s’instal·len agitadors amb accionaments elèctrics, a les plantes de biogàs casolanes solen ser dispositius mecànics, des del pal més senzill fins als agitadors mecànics que “funcionen” a mà.

Esquema de plantes de biogàs

Hi ha dos tipus de bacteris implicats en la formació de gasos a partir de purins: mesòfils i termòfils. Els mesòfils són actius a temperatures de + 30 ° C a + 40 ° C, termòfils - a + 42 ° C a + 53 ° C. Els bacteris termòfils funcionen de manera més eficient. En condicions ideals, la producció de gas a partir d’un litre de superfície útil pot arribar als 4-4,5 litres de gas. Però mantenir la temperatura de 50 ° C a la instal·lació és molt difícil i costós, tot i que els costos estan justificats.

Una mica de dissenys

La planta de biogàs més senzilla és un tambor amb tapa i un agitador. Es fa una sortida a la tapa per connectar una mànega per on entra el gas al tanc. No obtindreu molta quantitat de gas d’aquest volum, però n’hi haurà prou amb un o dos cremadors de gas.

Es poden obtenir volums més greus d’un búnquer subterrani o aeri. Si parlem d’un búnquer subterrani, és de formigó armat. Les parets estan separades del terra amb una capa d’aïllament tèrmic, el propi contenidor es pot dividir en diversos compartiments, en els quals es processarà amb un canvi de temps. Com que normalment les cultures mesòfiles funcionen en aquestes condicions, tot el procés triga de 12 a 30 dies (els cultius termòfils es processen en 3 dies), per tant és desitjable un canvi de temps.

Esquema d’una planta de biogàs de búnquer

El fem entra pel búnquer de càrrega, des del costat oposat, es fa una trapa de descàrrega, d’on s’extreuen les matèries primeres processades. El búnquer no s’omple completament de bio-mescla: al voltant del 15-20% de l’espai queda lliure; aquí s’acumula gas. Per drenar-lo, s’incorpora un tub a la tapa, l’altre extrem del qual es baixa cap a un segell d’aigua, un recipient parcialment ple d’aigua. Així, el gas s’asseca: ja es neteja a la part superior, es descarrega amb un altre tub i ja es pot extreure al consumidor.

Tothom pot utilitzar fonts d'energia alternatives. És més difícil per als propietaris d'apartaments fer-ho, però en una casa privada, almenys, podeu aplicar totes les idees. Fins i tot hi ha exemples reals d’això. Les persones satisfan plenament les necessitats pròpies i una gran economia.