Альтернативная энергия дома – 3 самых выгодных источника: как сделать своими руками

6 источников альтернативного отопления частного дома

Не каждый дом, расположенный в пригородной зоне или в сельской местности, можно подключить к системе газоснабжения или наладить отопление при помощи источника энергоснабжения. Для этого могут существовать многие причины, среди которых одна из основных – постоянно растущие расходы на подключение, обустройство и содержание отопительной системы с использованием природного газа. В таких ситуациях наиболее рациональный выход – альтернативные источники тепла для дома, которые можно выбрать, исходя из конкретных условий и местонахождения объекта.

В качестве альтернативных источников тепла предлагаются многочисленные технологии отопления с использованием различных видов энергии, включая такие, которые дарит людям сама природа – энергия, ветра, земли, солнечная электроэнергия, биологические виды топлива, а также ставшая привычной энергия сгорания твердого и жидкого топлива.

Выбирая альтернативные системы отопления частного дома, следует учитывать специфику местных условий, отталкиваясь при расчетах от критериев:

Рассмотрим альтернативные способы обогрева помещений и системы отопления частных домов, применяемые как альтернатива газу.

Тепловой насос

1. Наружный и внутренний контур с фреоном.
2. Испаритель.
3. Компрессор.
4. Конденсатор.

Схема работы теплового насоса Коллектор можно установить вертикально, если площадь участка не позволяет установить горизонтальный. Бурят несколько глубоких скважин и опускают в них контур. Горизонтально его располагают в грунт на глубину полтора метра. Если дом расположен на берегу водоёма, теплообменник прокладывают в воде. Компрессор можно взять от кондиционера. Конденсатор изготавливается из 120 л бака. В ёмкость вставляется медный змеевик, по нему будет циркулировать фреон, и вода из отопительной системы начнёт прогреваться.

Испаритель изготавливается из пластиковой бочки объёмом более 130 литров. В этот бак вставляется ещё один змеевик, его совмещение с предыдущим будет осуществляться через компрессор. Патрубок испарителя делают из обрезка канализационной трубы. Посредством патрубка регулируется поступление воды из водохранилища.

Испаритель опускается в водоём. Вода, обтекая его, побуждает испарение фреона. Газ поднимается в конденсатор и отдаёт тепло воде, которая окружает змеевик. Теплоноситель циркулирует в системе отопления, обогревая помещение.

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.

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:

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.

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.

Внимание! Ученые уже подсчитали, что если перерабатывать все свалки мира, то можно получить до 84 миллиардов литров свалочного топлива, которое можно использовать для получения электроэнергии. ИБГУ-1 — установка для получения биогаза

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.

Установки автономного электроснабжения

Среди существующих устройств для получения бесплатной электроэнергии массовое применение нашли следующие виды оборудования:

Солнечная электростанция на крыше

• Солнечные панели, позволяющие преобразовывать энергию нашего естественного источника света непосредственно в электричество. Панели данного типа состоят из множества воспринимающих световое излучение полупроводниковых элементов. Данные установки рекомендованы для использования в регионах, отличающихся большим количеством солнечных дней. Целесообразно устанавливать такие панели с применением механизмов, обеспечивающих изменение угла наклона конструкции. Это поможет избежать негативного воздействия атмосферных осадков и обеспечить прием максимально возможного солнечного излучения.
• Еще один генератор альтернативной энергии своими руками может быть смонтирован в регионах со значительной ветровой нагрузкой. На первый взгляд обычная ветряная мельница способна обеспечить электричеством несколько потребителей одновременно. Производительность установки зависит от типа применяемого генератора, размаха крыльев приводной установки, возможности поворота устройства в зависимости от преобладающего направления ветра.

Генераторы СЕ (блокинги) и Моррея

Работа генераторов се также основана на радиантном принципе преобразования энергии, получаемой в режиме автоколебаний и не требующей постоянной подкачки. После его запуска подпитка осуществляется за счёт выходного напряжения самого генератора и естественного магнитного поля.

Если запуск изготовленного своими руками изделия осуществлялся от АКБ, то при его функционировании избыток энергии может быть использован для подзарядки этого аккумулятора (рисунок ниже).

Одной из разновидностей блокинг генераторов с самозапиткой является трансгенератор, также использующий в своей работе магнитное поле Земли. Последнее воздействует на обмотки его трансформатора, а само это устройство достаточно просто для того, чтобы можно было собрать его своими руками.

За счёт совмещения физических процессов, наблюдаемых в системах се и устройствах на постоянных магнитах, удается получить блокинг-генераторы (фото ниже).

Ещё одна разновидность рассматриваемых здесь устройств относится к старейшим вариантам схемы генерации свободной энергии. Это генератор Моррея, который удается собрать посредством специальной схемы с включенными определённым образом диодами и конденсаторами.

Дополнительная информация. Во времена его изобретения конденсаторы по своей конструкции напоминали модные тогда электролампы, однако, в отличие от них, не нуждались в подогреве электродов.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

Особенности установки и эксплуатации автономных источников

Для того, чтобы установить на своем загородном участке, даче или в квартире, альтернативный источник получения электрической энергии, не требуется получение каких — либо разрешений и согласований. Это право каждого пользователя, определять для себя самостоятельно, каким способом обеспечивать себя и своих близких электричеством.

Тем не менее, при строительстве устройств, обладающих большой мощностью, необходимо учитывать факторы, влияющие на окружающую среду и проживающих рядом соседей.

Так при использовании:

1. Энергии солнца – при размещении большого количества солнечных панелей, потребуются значительные площади, в связи с чем, возможно потребуется оформлять документы на дополнительные земельные участки.
2. Энергии ветра – необходимо учитывать, что ветровые генераторы, в процессе работы, издают шум, что может негативно отразиться на окружающих.
3. Энергии воды – в случае устройства плотины, выводится из эксплуатации определенное количество земли, что необходимо учитывать при строительстве.
4. Биотопливо – при производстве газообразного вида данного источника энергии, запах, является постоянной составляющей процесса производства. Это необходимо учитывать при создании данного способа производства электрической энергии.

Кроме того, что нет запретов на установку оборудования производящего электрическую энергию с использованием альтернативных источников, так существует еще и закон, в соответствии с которым, каждый гражданин, выполнивший монтаж оборудования мощностью до 30,0 кВт, и получающий избыточную электрическую энергию, которую сам не может использовать – имеет право ее продавать сторонним потребителям. Это право получило название «Зеленый тариф».

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:

1. Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
2. Выявление тепловых мостов и их устранение;
3. Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи до 1,0 Вт / м²K);
4. Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
5. 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.

Резервное электроснабжение: принцип работы

Энергоснабжение частного дома может осуществляться несколькими способами. В первую очередь, это сетевая линия, подающая электричество, генерируемое городской станцией. Преимуществом данной системы является то, что ток, поставляемый от организации, имеет хорошие характеристики, большую мощность и устойчивые показатели. К тому же собственнику жилья нет необходимости следить за электрооборудованием, все обслуживание системы проводят электроэнергетики со специализированной организации.

Также нередко применяется индивидуальное снабжение электроэнергией с применением альтернативных источников питания, таких как солнечные батареи или генераторы. Преимущества данной системы – это ее независимость от сетевой организации и бесперебойное снабжение током жилого помещения. Но для устройства подобной схемы понадобятся определенные знания и опыт, поэтому при планировании обеспечения дачи или частного дома электричеством именно от независимого источника стоит обратиться к квалифицированным специалистам.

Не важно, какой вид энергоснабжения выбран, обязательно нужно предусмотреть резервное питание для частного дома. Эта система позволяет организовать данный тип коммуникации таким образом, что даже во время отключения основной линии электропередачи или возникновения аварийной ситуации вместо генератора включается аккумулятор, который на протяжении некоторого времени позволяет пользоваться электричеством для поддержания хотя бы минимального комфорта и работы основных бытовых приборов

В каждой из систем предусмотрен свой тип АКБ, в зависимости от решаемой задачи.

Принцип работы резервного питания весьма прост: он заключается в непрерывном накоплении тока в емкости аккумулятора при рабочей сети. То есть в системе имеется зарядное устройство, которое подключено к АКБ и общей линии. Во время отключения тока происходит обратная реакция, и накопленная энергия устремляется на потребителя, после возникновения подачи электричества все процессы возвращаются в исходный вариант.

Техника безопасности при эксплуатации АКБ

Дача является местом временного пребывания, поэтому при организации электроснабжения с использованием аккумуляторов, не зависимо от их вида, необходимо соблюдать основные правила техники безопасности при монтаже и эксплуатации, чтобы в момент отсутствия собственника в жилом помещении не возникло аварийных ситуаций.

В первую очередь, это обеспечение хорошей циркуляции воздушных масс в технической комнате, в которой расположены батареи. Так как побочным эффектом зарядки АКБ является образование вредного для человека газа в момент закипания электролита, его скопление может привести к отравлению или аллергической реакции. Поэтому для качественного проветривания помещение нужно оборудовать приточной и вытяжной вентиляцией, желательно работающей в автоматическом режиме.

Автоматический выключатель

Необходима установка термостатического датчика, отключающего питание зарядного устройства. Это необходимо для предотвращения вздутия или разрыва АКБ во время достижения им максимальной емкости.

Нужно периодически замерять рабочие параметры батареи, используя мультиметр или другое оборудование. Если технические характеристики в процессе эксплуатации значительно упали, то деталь необходимо заменить и провести точную диагностику всей системы для выяснения причины.

Запрещается использовать в резервном или автономном энергоснабжении автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Так как они обладают низким ресурсом с точки зрения цикла подзарядки, который равен не более 50 раз, то срок их службы в данной системе составит не больше 6 месяцев.

Таким образом, при правильном выборе и грамотной эксплуатации аккумулятора для резервного питания частного дома оборудование прослужит вес срок, заявленный производителем, и не доставит проблем собственнику жилого помещения.

Ветрогенератор из комнатного вентилятора

Простейший ветровой генератор можно изготовить из обычного бытового вентилятора.
Для этого потребуется небольшой генератор от автотехники или двигатель-генератор, которые необходимо закрепить на стойке комнатного вентилятора. Для этого можно использовать любую пластиковую емкость, внутрь которой и помещается преобразующее устройство. Кромке этого, в емкость помещается диодный мост, к которому присоединяются провода, которые выводятся на наружную поверхность емкости.

На вал генератора (двигателя-генератора) одеваются лопасти вентилятора, а к пластиковой емкости крепится хвостовик, который можно изготовить из подручных материалов (пластик, фанера, оргстекло и т.д.).

Вся собранная конструкция помещается на стойку вентилятора, для этого можно использовать обрезок пластиковой или иной легкой трубы, диаметром несколько меньшим, чем отверстие в стойке. Это позволит конструкции вращаться вокруг своей оси, в зависимости от направления ветра.

Крепление деталей и узлов проверяется, при необходимости выполняется их укрепление. К выведенным проводам подсоединяется нагрузка. Устройство готово к работе.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии в России

Несмотря на положительные тенденции, об активном развитии ВИЭ в России речи пока не идет.

Полноценному развитию ВИЭ в России препятствует отсутствие амбициозных национальных целей в области развития ВИЭ, а также распространенность неверных убеждений, считает Ланьшина из РАНХиГС. «Например, многие жители страны, включая лиц, принимающих решения, сомневаются, что за счет энергии солнца и ветра можно стабильно снабжать предприятия электроэнергией, считают, что для солнечной электростанции необходима огромная территория, а также не знают о том, что в России производство солнечной электроэнергии сегодня может стоить менее ₽4 за 1 кВт·ч», — добавляет она.

Зеленая экономика

Как менялось отношение к проблемам экологии в России за последние 20 лет

Еще одна из причин отсутствия развития в этой сфере — недостаточное количество специалистов в области ВИЭ.

Илья Лихов, гендиректор Neosun Energy:

«К сожалению, в России слабая инженерная база. У нас мало инженеров, ориентирующихся в современном оборудовании и технологиях, которые могли бы заниматься практическим обучением новых специалистов. Сейчас институт инжиниринга в России — это наследие СССР, которое с 1980-х годов эволюционирует очень медленно, а зачастую и вовсе закрыто к современным идеям».

В комплексе изменить систему поможет развитие образовательных проектов. Так, группа «Роснано» с издательством «Точка.Digital» и Ассоциацией развития возобновляемой энергетики выпустили учебное пособие «Развитие возобновляемой энергетики в России: технологии и экономика».

С конца 2019 года в России работает образовательный проект «Солнечные школы» — на крышах школ устанавливаются фотоэлектрические модули для производства электроэнергии. При этом солнечная энергия накапливается с помощью современных аккумуляторных систем, а электроэнергию, полученную с ее помощью, можно использовать в школе — например, для освещения или зарядки смартфонов.

Ирина Головашина, представитель Гёте-Института в Москве:

«На уроках дети могут сами познакомиться с принципами работы фотоэлектрических систем. Сейчас солнечные панели установлены на крышах школ в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Краснодаре, Калининграде, Уфе и Ульяновске. При этом каждая школа-участница проекта получила в подарок «Чемоданчики для экспериментов», с помощью которых ученики могут выполнять различные лабораторные работы и углублять практические навыки».

Развиваться в этой сфере заинтересованные школьники смогут в проекте «Солнечные Университеты», который реализует МЭИ вместе с компаниями eclareon и НП «Евросолар». В нем участвуют вузы из Москвы, Калининградской области, Краснодарского края, Башкортостана, Ульяновской и Самарской областей и многие другие.

Зеленая экономика

Экологическое просвещение в школах: как устроено и кто за него отвечает

Татьяна Андреева, проект-менеджер eclareon GmbH, координатор проекта «ENABLING PV in Russia»:

«Цель проекта — создать сеть между университетами и «солнечными школами» и предложить выпускникам семи школ подходящую платформу и пул знаний для обучения в области энергетических технологий и энергетической промышленности в сфере ВИЭ. Участвующие российские университеты будут объединяться с немецкими университетами, научно-исследовательскими институтами, уже создавшими учебные и образовательные программы, а также исследовательские проекты в области фотовольтаики и ВИЭ».

Число образовательных проектов будет неизбежно увеличиваться, ведь ВИЭ продолжают создавать многочисленные рабочие места по всему миру. Согласно данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), количество рабочих мест в секторе достигло в 2020 году 11,5 млн по всему миру. Большинство работ — в сфере солнечной энергетики, здесь заняты 3,8 млн сотрудников.

Источник бесперебойного питания

Для обеспечения снабжения электрическим током жилого помещения без перерыва существует несколько видов ИБП, которые классифицируются по исполняемым функциям. К ним относятся:

1. Комплекс агрегатов, призванных подключаться автоматически при нарушении снабжения сетевой электроэнергии. Во время аварийных ситуаций автоматика самостоятельно принимает решение и подключает резервный источник питания, снабжающий дом и основные бытовые приборы. При этом сетевая линия отключается до момента возникновения подачи энергии;
2. Постоянный источник электроснабжения. Эти приборы призваны обеспечивать постоянное снабжение электричеством жилой дом, что создает независимую от центральной линии систему, которая способна генерировать и накапливать энергию, используя аккумуляторы.

В обеих указанных выше системах имеется аккумуляторная батарея, которая является неотъемлемой их частью и используется в качестве накопителя и хранилища тока.

ИПБ

Также ИБП можно классифицировать, основываясь на принципе генерации электричества. В каждом из агрегатов есть свой источник питания: в первом случае это АКБ, которая накапливает ток во время работы приборов от центральной сети, а во втором – в качестве генерирующей силовой установки могут выступать солнечные батареи, бензиновый или дизельный генератор или ветряк. Подобная система особенно выгодна в отдаленных участках, при отсутствии поблизости центрального снабжения электричеством.

Ветрогенераторы

Еще наши предки научились преобразовывать энергию ветра в механическую энергию для перемола зерна при помощи построенных своими руками мельниц. Труды инженеров и конструкторов сделали возможным использовать энергию ветра и для других целей, в том числе и получение электричества дома.

В состав ветрогенератора входят:
• батарея;
• электронная система управления;
• башня;
• лопасти;
• генератор.
Для создания ветроэлектрической установки своими руками можно использовать готовые проекты. За все время, которое было потрачено на проектирование и постройку подобных агрегатов было создано немало эффективных ветрогенераторов.

В качестве компактного варианта можно своими руками построить дома модель с вертикальной осью вращения.