Эл энергия своими руками. Виды альтернативных источников энергии

Энергия солнца, ветра, земли, воды – все то, что когда-то было сюжетом фантастических рассказов, становится привычным атрибутом современной жизни. На смену ограниченным ресурсам угля, нефти и древесины приходят неисчерпаемые источники альтернативной энергетики. Причем с каждым годом они становятся все доступнее по цене обычным гражданам. К тому же, изготовить альтернативные источники энергии для частного дома можно и своими руками, и для этого вовсе не обязательно быть гениальным физиком.

Разновидности альтернативных устройств

Самыми популярными и доступными устройствами по добычи возобновляемой энергии являются:

· солнечные батареи;

· ветрогенераторы;

· тепловые насосы;

· биогазовые установки.

Выбор в пользу того или иного прибора будет зависеть от ваших финансовых возможностей, а также от количества доступных ресурсов, которые необходимо будет преобразовывать в энергию. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого из этих устройств.

Устройства преобразования энергии солнца

Преобразование солнечной энергии в электрический ток возможно благодаря фотоэлементам. Это двухслойные полупроводники, первый слой которых характеризуется избытком электронов, а второй недостатком. Под воздействием солнца электроны переходят из одного слоя в другой, а затем направляются в аккумулятор, который выступает поставщиком энергии в дом.

Различные виды солнечных батарей отличаются между собой материалами, из которых изготавливают фотоэлементы.

Тонкопленочный кремний. Этот материал отличается наивысшей чувствительностью, что позволяет снабжать дом электроэнергией даже при дефиците солнечного света. Он устойчив к высоким температурам, в то время как другие разновидности начинают быстро изнашиваться при температуре выше 50°С. А благодаря пластичности, панели из этого материала легко размещаются даже на самой неровной крыше. Однако за минимальную толщину элементов приходится платить пониженной эффективностью, из-за чего нужно будет занимать батареями больше пространства дома.

Микроморфный кремний. Следующее поколение фотоэлементов от предыдущей разновидности отличается большей мощностью и при этом более низкой ценой, так как кремния на производство затрачивается еще меньше. Среди других достоинств – независимость расположения от сторон света и угла наклона к поверхности крыши.

Мультикристаллические пластины. Самый востребованный на рынке тип. За счет разнонаправленности кремниевых кристаллов пластины дают хороший эффект как в солнечные, так и в облачные дни. Довольно мощные, однако из-за окислительных реакций они отличаются непродолжительным периодом эксплуатации. Постепенно портиться батарея начнет уже после 3-го года использования.

Монокристаллические пластины. Самый мощный вид, требующий минимального пространства для размещения. Такие батареи подходят для установки на небольшие дома в любой климатической зоне, так как не подвержены влиянию неблагоприятных внешних условий.

Несмотря на то что альтернативные источники энергии для дома ежегодно теряют в цене, их окупаемости придется ждать не менее десяти лет. Стоимость даже самого бюджетного комплекта солнечных батарей начинается от 50000 руб., и это на панели, не отличающиеся долговечностью. При наличии минимальных конструкторских навыков рациональнее изготовить самодельные батареи.

Технология самостоятельного изготовления солнечных панелей

Собрать панели для дома своими руками гораздо дешевле, чем их приобретать, но на сами фотоэлементы все же придется потратиться. Наиболее выгодно их заказывать в китайских интернет-магазинах, например, АлиЭкспресс.

Технология сбора панели включает следующие этапы:

1. Изготовление каркаса. В качестве материала подложки можно взять ДСП, стекло, поликарбонат. Если каркас предполагается деревянный, его следует покрасить в белый цвет, чтобы фотоэлементы меньше нагревались и не вышли из строя раньше времени.

2. Соединение фотоэлементов в одну схему. Для этого их соединяют алюминиевыми проводниками, располагая параллельно друг к другу. Можно приобрести уже скрепленные элементы, но это выйдет дороже.

3. Герметизация батареи. Ее можно осуществить с помощью эпоксидной смолы или клеящейся пленки. При этом старайтесь избегать возникновения пузырьков воздуха, так как это скажется на мощности панели.

Установку самоделки необходимо произвести на той стороне крыши, где бывает максимальное количество солнца. Использовать ее можно как с аккумулятором, так и без. Либо совмещать два режима, обращаясь к аккумулятору только при недостатке солнца.

Преобразователи энергии ветра

Когда заходит речь о самом экологически чистом альтернативном источнике энергии, на ум сразу приходит живописный пейзаж полей с гармонично вписанными ветряками. В Европе такая картина действительно не редкость, в нашей же стране ветрогенераторы только набирают популярность.

Преобразование энергии ветра происходит за счет вращения лопастей, расположенных на мачте. В результате этого в движение приходит ротор, вырабатывающий трехфазный переменный ток. А чтобы энергия приобрела необходимые для бытовых нужд характеристики, ее пропускают через контроллер, а затем через инвертор.

Все ветроэнергетические установки работают по единому принципу, но они могут различаться по нескольким признакам:

1. По количеству лопастей, которых бывает от 1 до 3-х, либо они отсутствуют вовсе, и вместо них установлен парус.

2. По составу материалов ветряки могут быть металлические, парусные и изготовленные из стеклопластика. Чем прочнее материал, тем дороже устройство.

3. По шаговому признаку. То есть, скорость движения лопастей может быть фиксированной либо изменяемой. Цена второй разновидности повышается за счет более сложной и дорогостоящей установки.

4. По направлению вращения оси ветряки делятся на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные не зависят от направления и скорости ветра, но отличаются меньшей мощностью. К тому же они более громоздки и дорогостоящи. Горизонтальные имеют больший КПД, но полностью зависят от погодных условий. Устанавливать их имеет смысл только на открытых площадках и подальше от жилых строений, так как эти устройства производят много шума.

Цены промышленных ветрогенераторов отличаются большим разбросом и доходят до нескольких сотен тысяч рублей. Но существует и бесплатное решение – изготовить ветряк самостоятельно. В интернете можно найти огромное количество чертежей для изготовления подобного устройства из самых разных материалов. Лопасти делают из древесины и стеклопластика, а можно использовать в качестве них и алюминиевые или пластиковые трубы. Роль мачты выполняет стальная труба длиной от 5,5 м. А для генератора можно переделать асинхронный электродвигатель.

Тепловые насосы и биогазовые установки

Тепловые насосы менее распространены, но по эффективности не уступают другим устройствам альтернативных источников энергии – ветрякам или солнечным батареям. Эти устройства способны извлекать энергию из любых природных источников – воды, земли, воздуха.

Состоит насос из наружного и внутреннего контура, испарителя, компрессора и конденсатора. Наружный контур помещается в источник энергии, например, он может быть опущен на дно водоема или закопан в грунт. Затем в устройстве последовательно происходят процессы нагревания, испарения, сжатия пара и высвобождения тепла. Подобные устройства способны обогревать частный дом даже зимой при низкой температуре окружающей среды, так как больше зависят не от величины, а от ее постоянства.

Другим экологичным новшеством является биогазовая установка. Устройство работает на отходах жизнедеятельности домашних животных и является идеальным вариантом для небольшой фермы. Результатом работы установки будет газ, который образуется в процессе брожения. Газ можно использовать для отопления помещений, а непереработанные остатки навоза станут прекрасным удобрением.

Разнообразие современных альтернативных источников энергии позволяет обеспечить ресурсами частный дом без вреда для экологии. Их масштабное распространение пока сдерживает только недостаточная информированность населения и высокая стоимость. Последняя проблема решаема, так как приборы по добыче возобновляемой энергии не отличаются большой сложностью конструкции, и их вполне можно изготовить в домашних условиях.

— возможность навсегда забыть о необходимости оплаты крупных счетов за электроэнергию, газ или теплоснабжение. При правильном подходе к решению вопроса можно обеспечить хозяйство всем необходимым и даже продавать «излишки» соседу, получая при этом стабильный доход. На этом фоне возникает множество вопросов:

Что можно применять в качестве источника энергии?
Насколько эффективными являются солнечные батареи?
Какие виды солнечных коллекторов бывают, и в чем их особенности?
В чем тонкости ветрогенераторов и тепловых насосов?
Можно ли использовать биогазовые установки дома, и как они работают?

Альтернативных источников энергии сегодня предостаточно. Остается определить подходящий вариант.

Общие положения

Практически все вокруг нас в определенной степени является источником энергии. Человек может использовать яркие лучи солнца, силу ветра, энергию земли или воды. Главной сложностью является извлечение имеющегося потенциала природы в своих интересах. При грамотном подходе к реализации проекта с помощью альтернативных источников энергии удается «добыть» все необходимое для частного дома — тепло, электричество, газ и теплую воду.

Альтернативная энергетика доступна каждому. Она не требует большого опыта или особых талантов. При знании определенного алгоритма все манипуляции можно сделать своими руками, без привлечения специалистов.

Варианты следующие:

Преобразование силы ветра в электрическую энергию. Это несложно реализовать с помощью ветряного генератора.
Применение лучей солнца для получения электричества или нагрева воды. Во втором случае удается создать низкотемпературную отопительную систему.
Использование биогазовых аппаратов. С их помощью удается получить газ из навоза домашней птицы или животных.
Подключение тепловых насосов, обеспечивающих комфортную температуру в доме. Нагрев в этом случае производится за счет тепла основных природных стихий — земли, воды и воздуха.

Альтернативные источники энергии открывают новые перспективы в решении любых вопросов, связанных с обустройством комфортной жизни. Сложность в том, что для обеспечения дома всем необходимым, потребуются большие инвестиции. Лучшим вариантом является применение возможностей альтернативной энергетики без отключения от общей сети газо-, водо- или электроснабжения. При таком подходе удается сэкономить семейный бюджет, окупить расходы на внедрение новой технологии в жизнь и обеспечить резервирование на случай форс-мажора.

Солнечная энергия: общие положения

Энергия окружает нас везде, а одним из главных ее источников является солнце и его излучение. Чтобы извлечь максимальную пользу от «огненного диска», можно использовать одно из следующих устройств:

. С помощью таких аппаратов удается получить электрический ток.
. Эти устройства предназначены для нагрева воды, которая впоследствии с помощью насосов подается в дом.

Существует ложное заблуждение, что применение энергии солнца возможно только в регионах с южным климатом, где преобладает теплая погода. На самом деле для получения электричества достаточно ярких лучей, а сезон не имеет значения. Практика показывает, что солнечные батареи хорошо справляются с обязанностями и зимой. Единственной разницей является объем выдаваемой энергии (летом он немного выше).

Как определить, что применение солнца в качестве альтернативного источника энергии будет актуально? Здесь стоит ориентироваться на количество солнечных дней в году. Чем их больше — тем лучше.

Установка такого устройства позволяет раз и навсегда решить вопрос с электричеством для дома, забыв о незапланированных отключениях, ненормированном уровне напряжения, а также необходимости оплачивать крупные суммы за израсходованные киловатты. В основе устройства лежат фотоэлектрические преобразователи, которые производятся с применением специальных минералов. Последние активируются под действием лучей солнца и вырабатывают электричество.

Если главной задачей стоит энергоснабжение частого дома, достаточно фотопреобразователей кремниевого типа . Конструктивно они бывают двух видов:

Монокристаллические . В этом случае применяется один кристалл. К преимуществам такого преобразователя стоит отнести достойный КПД (13-25%), а также повышенный ресурс. Минус в том, что стоимость таких изделий достаточно высока.
Поликристаллические — более доступные по цене преобразователи, в основе которых лежит большое число кристаллов. Из недостатков стоит выделить более низкий КПД (на уровне 9-15%), а также частые поломки.

Как самостоятельно сделать солнечную батарею?

Для самостоятельной сборки альтернативного источника энергии потребуется несколько кремниевых фотоэлементов, которые можно заказать в Китае по доступной цене. Общее число приобретаемых элементов зависит от необходимой мощности (в среднем 5-7 кВт).

Используйте металлические уголки или планки из дерева для сборки каркаса. После монтируйте подложку, которая может быть двух видов:

Прозрачная (здесь стоит использовать органическое или обычное стекло). Такой вариант подходит для случаев, когда батарея устанавливается на окне.
Непрозрачная — обложка, в качестве которой может применять лист фанеры, выкрашенный сверху в белый цвет. Этот способ актуален для монтажа альтернативного источника на крыше дома.

Объедините все элементы в одну цепь с помощью паяльника. Схема соединения — параллельно. Если проводники уже припаяны к пластинкам, это только плюс, но затраты на покупку таких изделий будут выше. В противном случае сделайте работу своими руками.
Обеспечьте герметичность готовой солнечной батареи. Для решения этой задачи подойдет эпоксидная смола или специальная EVA-пленка. При выполнении работы следите, чтобы на поверхности отсутствовали прослойки воздуха. В противном случае на этих участках производительность батареи будет снижена. Если такие пузырьки были обнаружены в процессе осмотра, сразу выгоните их.

Если солнечная батарея устанавливается на крыше, а в качестве подложки применяется фанера, окрашивание поверхности в белый цвет обязательно. Это необходимо для защиты кремниевых элементов от перегрева. Здесь все просто. Температурный диапазон рабочих устройств составляет от -40 до +50 градусов Цельсия. Выход из этих границ приводит к быстрой поломке дорогостоящих деталей. В сильную жару поверхность может нагреться выше +50 градусов Цельсия, что несет риск для кремниевой пластины. Белый цвет защищает от солнечных лучей и не дает перегреваться поверхности.

Альтернативные источники энергии отлично справляются с нагревом воздуха или воды для дома. Здесь пригодятся солнечные коллекторы, в которых теплая жидкость может направляться в узел отопления или кран. Для центральной системы подогрева такой вариант не подойдет, а вот для создания теплых полов в самый раз. Эта рекомендация обусловлена небольшой температурой воды на выходе.

Главной задачей при обустройстве системы является возможность резервирования — перехода на другой источник тепла (котел или бойлер). Такая предусмотрительность позволит избежать проблем при ухудшении погодных условий.

Солнечные коллекторы выпускаются трех типов. Рассмотрим каждый из них более подробно:

Пластиковые (плоские) — коллекторы, которые состоят из двух панелей (прозрачной и черной), объединенных в одном корпусе. Между ними установлен медный трубопровод, изгибающийся в виде «змеи» для покрытия максимальной площади. Нижняя (черная) панель нагревается под действием солнечных лучей, после чего тепло передается на медные трубки.
1. Единственным преимуществом конструкции является простота исполнения, но ее эффективность находится на низком уровне. Альтернативный источник тепла подойдет для нагрева воды в душе или бассейне. В последнем случае жидкость прогоняется по замкнутому циклу с помощью насоса.
2. Недостатком конструкции является низкая производительность, ведь для нагрева большого объема воды требуется время и несколько устройств.
Воздушные — наиболее дефицитные в России коллекторы. Устройство отличаются простотой исполнения и эффективностью. Недостаток в том, что для установки и настройки потребуется много места. Конструктивно воздушный тип аппарата похож на плоский коллектор, ведь здесь также присутствует прозрачная и черная панели. Разница в том, что они греют не воду, а воздух, который с помощью вентилятора направляется в дом. На первый взгляд такая конструкция кажется малоэффективной, но с ее помощью можно в течение года прогревать небольшое помещение. Для этого достаточно одного альтернативного источника энергии — солнца. Устройство может использоваться для нагрева сараев с животными, дачного домика или гаража.
Трубчатые — коллекторы, которые состоят из группы трубок (коаксиальных или вакуумных). Через них протекает вода, которая прогревается и подается в дом. Обязательный компонент конструкции — накопительная тара, где и происходит нагрев воды.
1. Одним из элементов системы является насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости. Его также можно запитать от солнечных батарей. Недостаток системы заключается в необходимости покупки цельной конструкции, ведь сделать ее своими руками не получится. Купить устройство также не всегда удается из-за слишком большой цены. Из преимуществ стоит выделить эффективность и возможность обогрева всего дома.

Солнце — альтернативный источник энергии, который при правильном применении способен на чудеса. С его помощью удается получить электричество и тепло. Остается только подобрать оборудование и реализовать задуманное.

Еще одним возобновляемым источником является ветер, который присутствует практически всегда. Периоды полного штиля бывают, но очень редко. Интересно, что сила ветра использовалась еще нашими предками — например, в тех же мельницах для изготовления муки. На современном этапе этот альтернативный источник энергии можно применять для получения электричества. Чтобы покрыть потребности дома, потребуется:

Генератор с закрепленными на нем лопастями.
Вышка, которая монтируется в специальном месте (где в большей степени преобладает ветряная погода).
Накопительная АКБ, а также система передачи электрической энергии.

Как самостоятельно сделать ветрогенератор?

Сначала строится вышка, для чего может применяться любой материал (дерево, металл, кирпич и прочий). На следующем этапе стоит приобрести аккумулятор, после чего приступить к подготовке генератора. Последний также можно приобрести, но при наличии под рукой старого двигателя его несложно сделать самостоятельно. «Исходный материал» для переделки можно взять со стиральной машинки, дрели или других устройств. Также потребуется эпоксидная смола, магниты (желательно неодимового типа), а также токарный станок.

Делайте разметку на роторе для последующего монтажа магнитов, которые должны быть равноудалены.
Обточите ротор выбранного двигателя, создав таким способом специальные углубления. Проследите, чтобы днище выемки было слегка наклонено.
В подготовленные места устанавливайте магниты с помощью жидких гвоздей, а после заливайте их эпоксидкой.
Используйте наждачную бумагу для доведения поверхности до идеала.
Крепите токосъемные щетки, после чего соберите и проверьте работоспособность ветрогенератора.

Преимущество таких установок заключается в повышенной эффективности. Недостаток в том, что итоговая мощность зависит от многих нюансов:

Правильности сборки генератора.
Скорости ветра.
Эффективности снятия разности потенциалов с помощью щеток.
Надежности контактов и прочих факторов.

Отопление с помощью тепловых насосов

В отличие от рассмотренных выше устройств, тепловые насосы применяют весь спектр альтернативных источников, а именно воду, воздух и землю (кроме солнца). Необходимое тепло можно получить даже в холодную погоду (хоть и в меньшем количестве). На практике этого достаточно для обогрева дома.

Главное преимущество тепловых насосов заключается в эффективности. Наиболее продвинутые аппараты, забирая всего 1кВт энергии, отдают до 5-6 кВт тепла.

Насосы оборудуются следующими элементами — тремя контурами (внутренний и два наружных), конденсатор, компрессор и испаритель. Принцип действия следующий:

Вода проходит по первому контуру и отбирает тепло (у воздуха, земли или воды). На этом этапе удается достичь температуры 5-6 градусов Цельсия.
Во втором (внутреннем контуре) присутствует другой теплоноситель, имеющий меньшую температуру кипения (0 градусов Цельсия). После нагрева происходит испарение жидкости, а получившийся пар направляется в компрессор. Там он повергается сжатию до максимального давления. В этот момент выделяется большой объем тепла, обеспечивающий прогрев рабочей жидкости до 35-65 градусов Цельсия.
Полученное тепло передается жидкости в третьем контуре, выполняющем функцию отопления.
Оставшиеся пары, температура которых постепенно снижается, конденсируются, а далее направляются в испаритель. После этого происходит повторение цикла.

Возможности отопительного контура лучше использовать для создания теплых полов, что обусловлено оптимальным температурным режимом для решения подобной задачи. Если же применять радиаторы, потребуется большое число секций, что очень невыгодно.

Тонкости использования тепловой энергии

Если рассматривать альтернативные источники применительно к получению тепла, наибольшие сложности вызывает обустройство первого контура. Именно он берет на себя задачу сборки тепловой энергии. Для достижения наилучших результатов могут потребоваться большие площади.

Всего существует четыре типа контуров:

Термальные поля. Их особенность заключается в закапывании труб на большую глубину, до которой земля не промерзает. Такая конструкция отличается эффективностью, но для ее реализации приходится провести большой комплекс земляных работ.
Тепло из воздуха. Этот механизм известен, благодаря обычному кондиционеру, принцип действия которого очень похож. Интересно, что даже на морозе такие устройства способны «добывать» тепло. Главное, чтобы температура на улице была не ниже 15 градусов мороза.
Трубы в воде. Особенность конструкции заключается в кольцевой форме исполнения и наличии внутри теплоносителя. Тип водоема не имеет значения. Это может быть озеро или речка. Главное — наличие достаточной глубины, чтобы исключить полное промерзание. Для повышения эффективности допускается применение насосов, которые будут выкачивать тепло из водоема. Для реализации такого замысла потребуется собрать систему из труб, привязать к ней груз и затопить. Единственным недостатком является риск случайного повреждения.
Применение геотермальных температур. Принцип действия прост. Сначала пробуривается несколько скважин на определенную глубину, после чего в нее опускается контур с рабочей жидкостью. Этот вариант хорош тем, что здесь не нужно много места. Но имеется и недостаток. Бурение производится на большую глубину, а сегодня такие услуги предоставляются далеко не бесплатно.

Тепловые насосы имеют один общий минус — высокую стоимость и сложность сборки конструкции. В целях экономии некоторые работы можно сделать самостоятельно, без привлечения специалистов, но суммарные затраты все равно оказываются высокими. Преимущество — в долговечности готовой системы.

Применение биогазовых установок

Многие концентрируют внимание на использовании природных альтернативных источников. Но энергию можно получить и искусственным путем, например, с применением биогазовых установок. Эти устройства позволят «добыть» газ для дома из навоза — отходов жизнедеятельности кур, свиней и прочей домашней живности. С помощью специального аппарата удается получить определенный объем газа, который проходит очистку и может применяться по назначению (для приготовления пищи, питания котла и прочих нужд). Оставшиеся элементы после переработки используются в качестве удобрения.

Как это работает? После сбора фекалий и складывания их в определенном месте запускается процесс брожения. Чтобы получить необходимый газ, подойдут отходы птицы или домашнего скота, но наиболее эффективным является последний вариант.

Чтобы ускорить процесс брожения, создается специальная среда, не подразумевающая доступа кислорода. Это значит, что отходы находятся в полностью герметичной емкости. Также для активизации процесса производится смешивание состава, для чего монтируются мешалки с электрическими приводами. В простейших устройствах управление может быть ручным.

Газ образовывается, благодаря двум типам бактерий:

Мезофильные (проявляются активность при 30-40 градусах Цельсия).
Термофильные — подключаются к процессу при достижении 42-53 градусов Цельсия.

Второй вариант бактерий более продуктивен. С одного литра площади исходного материала получается до 4-4,5 литров газа. Минус в том, что приходится поддерживать высокую температуру в установке, а это требует больших затрат.

Конструктивно биогазовый аппарат — это емкость с мешалкой. Самый простой вариант представляет собой бочку с крышкой и ручкой для перемешивания. Сверху делается вывод для подключения шланга. Именно по нему газ направляется в отдельную емкость. При таком варианте исполнения много газа не получить, но для приготовления пищи его будет достаточно.

Перспективы будут больше, если обустроить специальный бункер. Бывает двух типов:

Подземный.
Надземный.

Подземный бункер изготавливается с применением железобетона. Емкость делится на ряд отсеков, а стенки отделяются от земли с помощью теплоизоляции. Процесс переработки занимает 12-30 суток. Подача навоза происходит через специальный загрузочный бункер, а с другой стороны делается люк для выгрузки переработанной составляющей. Пятая часть полости остается свободной — именно здесь и собирается газ, который далее отводится через специальную трубку. Перед подачей потребителю природное горючее очищается путем прохода через гидрозатвор с водой.

Применение альтернативных источников энергии — отличный способ обеспечить все необходимое для комфортного проживания в своем доме. Главная сложность заключается в поиске денег для первоначальных инвестиций и желание воплотить замысел.

Запасы углеводородов на нашей планете не бесконечны, поэтому стремительно набирает популярность альтернативная энергетика, работающая на возобновляемых источниках энергии. Дома оборудуются солнечными панелями и ветряками. Растёт доля выработанной солнечными и ветровыми электростанциями энергии. В 2010 году она была равна 5%. Это заставляет задуматься о постройке небольшой электростанции у себя дома.

Как выбрать источник энергии

Существует множество вариантов получения альтернативного электричества, популярных и не очень. Некоторые из них не подходят для наших широт, а некоторые представляют опасность.

Тепловой насос, перекачивающий тепло из почвы в дом по принципу холодильника, подойдёт лишь для жителей геотермальных районов. Попытка построить его у себя на участке обойдётся жителю Подмосковья в вымороженный на двухметровую глубину верхний слой почвы. От замерзания пострадает корневая система деревьев и кустарников, которые впоследствии заболеют или погибнут.

Биогаз подходит для добычи на крупных предприятиях, где не возникает проблем с топливом для биореакторов. В частном хозяйстве выгоды от биогаза мало, среднестатистическое подсобное хозяйство не сможет производить нужное количество топлива. Его придётся завозить, что приведёт к постоянным расходам на доставку. Не стоит забывать, что производство биогаза взрывоопасно и требует контроля за оборудованием, который в домашних условиях трудно осуществить.

Есть более подходящие альтернативные источники энергии для частного дома. К ним относятся:

Солнечная энергия.
Энергия ветра.
Энергия потока воды.
Древесный газ, получаемый при термическом разложении древесины без доступа воздуха.

В отличие от биогаза, они подходят для эксплуатации в частных домах и безопасны при правильном использовании.

Но не у всех на участке течёт ручей или имеется доступ к большим объёмам древесины, поэтому будет разумнее рассмотреть возобновляемые источники энергии, которые доступны везде. К ним относятся солнечный свет и ветер.

Для преобразования альтернативной энергии есть готовые решения своими руками. Они позволяют максимально эффективно превращать её в электричество и подходят для реализации в частном доме.

Электростанция на солнечных батареях

Резервные источники питания на основе солнечных батарей хорошо подойдут для тех мест, где имеются постоянные перебои с электроснабжением. Из-за высокой стоимости их использование нецелесообразно там, где нет проблем с электричеством. Установленная для экономии солнечная электростанция окупит себя лишь через 8−10 лет. За это время свинцовые аккумуляторы придут в негодность, и их замена повлечёт за собой дополнительные расходы. Средства, потраченные на замену аккумуляторов, увеличат стоимость электростанции и отодвинут сроки окупаемости ещё на 3−5 лет.

Необходимые компоненты и сборка

Солнечная панель собирается из фотоэлектрических элементов, которые различаются формой и размерами.

Солнечные элементы выращиваются из кремния и делятся на два вида: монокристаллические (mono-Si) и поликристаллические (poly-Si).

Монокристаллические элементы обладают 20% КПД и сроком службы до 30 лет. Для их нормальной работы нужен солнечный свет, попадающий на батареи под прямым углом. При рассеянном свете мощность таких элементов снижается в три раза и даже малейшее затенение одного элемента выводит из режима генерации всю цепочку.

Поэтому СЭС (солнечным электростанциям), построенным на mono-Si элементах, нужны системы, следящие за положением солнца и поворачивающие панели вслед за ним. Нельзя допускать загрязнения панелей, для этого они оборудуются автоматической системой очистки. На небольших СЭС солнечные батареи моются вручную.

Электростанции на mono-Si панелях подойдут для регионов с большим количеством солнечных дней в году. При пасмурной погоде их эффективность близка к нулю.

Поликристаллические элементы имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести небольшую стоимость и эффективную работу при рассеянном свете.

Недостатков у них больше:

Более низкий КПД - 12%.
Меньший срок службы - до 25 лет.
Усиленная деградация при температурах выше 55 °C.

Солнечные poly-Si батареи устанавливаются в местности с преобладанием пасмурных дней. Способность преобразовывать рассеянный свет позволяет монтировать их без систем автоповорота. Кроме того, их не нужно часто мыть. Из-за своей дешевизны и неприхотливости поликристаллические фотоэлементы широко применяются в самодельных СЭС.

Сборку собственной солнечной электростанции лучше начать с подбора компонентов. От них будет напрямую зависеть её мощность. Для изготовления классической СЭС понадобятся:

Фотоэлектрические элементы.
Шина для соединения элементов.
Лист стекла или прозрачного пластика.
Алюминиевый профиль.
Эпоксидная смола с отвердителем.
Провода сечением 4 мм².
Настенный щиток.
Контроллер солнечной батареи.
Инвертор 12−220 В.
Предохранители.
Клеммники для предохранителей.
Диоды Шоттки.
Свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью не менее 150 Ач.
Клеммы для аккумулятора.

Схема подключения компонентов СЭС:

Начинать нужно со сборки солнечной панели. Отрежьте от шины кусочки по 7 см длиной и припаяйте их к минусовым контактам фотоэлемента, расположенным на лицевой стороне. Повторите это действие с каждым фотоэлементом.

Полученные «полуфабрикаты» нужно соединить последовательно, припаивая минусовой вывод одного элемента к плюсовому следующего. Количество фотоэлементов в цепи (модуле) должно быть таким, чтобы на её выводах возникало напряжение 14,5 В. При использовании полувольтовых элементов, их понадобится 29 штук. Чтобы при затемнении одного элемента в цепи не возникал обратный ток, нужно в разрыв минусовой шины каждого фотоэлемента впаять по диоду Шоттки.

Из одного модуля можно сделать солнечную батарею, но её мощность будет минимальной. Поэтому солнечные панели собираются из нескольких параллельно подключённых модулей.

Обезжирьте стекло и аккуратно приклейте к нему собранные модули. В качестве клея используйте эпоксидную смолу, она при застывании не мутнеет и не препятствует попаданию света на фотоэлементы. Не используйте другие клеи, даже если они кажутся хорошими.

После схватывания эпоксидки установите стекло в раму из алюминиевого профиля, заранее просверлив в ней отверстие для проводов. Припаяйте выводы модулей к проводам и просуньте их наружу. Для герметичности залейте всю конструкцию эпоксидкой.

Застывшая эпоксидная смола приклеит стекло к раме и защитит фотоэлементы от влаги и пыли.

Особенности установки на доме

Собранную солнечную панель можно установить на крыше, но лучшим вариантом будет её установка на южную стену дома. Установленная на ней панель будет находиться под солнечными лучами почти весь световой день.

Повесьте щиток на стену и закрепите в щитке контроллер, инвертор и клеммники со вставленными в них предохранителями. Заведите в щиток провода и подключите их согласно схеме. Помните, что при зарядке из аккумулятора выделяются ядовитые газы, поэтому его нужно размещать в хорошо проветриваемом помещении.

При запитывании внутридомового освещения от инвертора часть энергии теряется при преобразовании . Чтобы не приходилось зря тратить запасы из автономного источника энергии, дома установите систему освещения, работающую от 12 вольт.

Солнечные коллекторы для нагрева

Говоря о СЭС, преобразующих свет в электричество, нельзя не упомянуть о другой разновидности солнечных панелей.

Солнечные коллекторы применяются в системах отопления и горячего водоснабжения и бывают:

Воздушные.
Трубчатые.
Вакуумные.
Плоские.

Внутри воздушных коллекторов находятся покрытые светопоглощающим составом пластины. Они нагреваются солнцем и отдают тепло циркулирующему по коллектору воздуху, которым отапливают жилище.

Для увеличения площади рабочей поверхности в воздушных коллекторах используют гофрированные пластины.

В корпусе трубчатых коллекторов расположены стеклянные трубки, окрашенные изнутри чёрной краской. Солнечный свет, попадая на краску, нагревает её. Затем тепло передаётся бегущей по трубкам воде.

Вакуумные коллекторы представляют собой разновидность трубчатых. В ней окрашенные трубки вставлены в прозрачные, обладающие большим диаметром. Между ними находится вакуум, уменьшающий потери тепла из внутренней трубки.

Самыми простыми и дешёвыми из всех являются плоские коллекторы. Они состоят из пластины, под которой находятся трубки с циркулирующей водой, закрытые снизу слоем теплоизоляционного материала. КПД у плоских коллекторов - самый низкий.

Схема подключения к системе водоснабжения:

Воздух из коллектора поступает в дом напрямую, а вода сначала поступает в бойлеры, где подогревается ТЭНами до нужной температуры. Из бойлера горячая вода подаётся на кухню и в ванную, также она используется для отопления.

Как сделать ветрогенератор

Солнечные электростанции не работают ночью и в пасмурную погоду, а электричество требуется всегда. Поэтому, проектируя альтернативную энергетику для дома своими руками, нужно предусмотреть в ней генератор, не зависящий от солнца.

Для использования в качестве второго источника энергии отлично подойдёт ветрогенератор. Его можно собрать даже из б/у запчастей, что существенно сэкономит ваши средства.

Список того, что понадобится для сборки ветряка:

Генератор с магнитным возбуждением от грузовика или трактора.
Труба с наружным диаметром 60 мм и длиной 7 метров.
Полтора метра трубы с внутренним диаметром 60 мм.
Стальной трос.
Скобы и колышки для крепления троса.
Провода, сечением 4 мм².
Повышающий редуктор 1 к 50.
ПВХ труба, диаметром 200 мм.
Диск от циркулярной пилы.
Два разъёма EC-5.
Кусок стального листа, толщиной 1 мм.
Лист алюминия, толщиной 0,5 мм.
Подшипник под внутренний диаметр мачты.
Муфта для соединения валов генератора и редуктора.
Труба под внутренний диаметр подшипника, длина - 60 см.

Все эти материалы продаются в строительном и в автомагазине. Новые редукторы с генератором стоят дорого, поэтому их лучше купить на барахолке.

Изготовление ветроколеса для дома

Главным элементом любого ветряка являются лопасти, поэтому их нужно изготовить первыми.

Чтобы определиться с размерами, используйте таблицу.

Ветроколесо по мощности в идеале должно совпадать с генератором, но из-за чрезмерно больших размеров получающегося колеса это не всегда возможно. Поэтому чаще всего мощность лопастей значительно ниже таковой у генератора. В этом нет ничего страшного.

Разрежьте ПВХ трубу на отрезки, равные длине лопастей. Распилите их пополам по продольной оси. Перерисуйте на половинки трубы разметку и по ней вырежьте лопасти. Отпилите от заготовок треугольники. Из стального листа вырежьте крепления для лопастей и просверлите в них дырки. Возьмите диск от циркулярной пилы, насверлите в нём отверстий и болтами прикрутите лопасти к диску.

Сборка, установка и подключение

Выройте яму и забетонируйте в ней трубу с внутренним диаметром 60 мм. Возьмите семиметровую трубу и, отступив 1 метр от края, установите на неё скобы. Вварите в тот же край трубы подшипник, используя аргонную сварку.

Согните из стального листа раму и снизу приварите к ней трубу, которая влезает в подшипник. Закрепите на раме редуктор с генератором, соединив их валы. Установите снизу рамы и на верхушке мачты 2 ограничителя в виде штырей. Они не дадут раме поворачиваться больше, чем на 360 градусов. Сделайте флюгер из алюминиевого листа и закрепите его на задней части рамы. В основании мачты просверлите отверстие для провода.

Подключите к генератору провод и протяните его сквозь раму и мачту. Оденьте на вал редуктора ветроколесо и закрепите его на нём. Вставьте раму в подшипник и покрутите её. Она должна легко вращаться.

Ветряк в сборе выглядит примерно так:

Лопасти.
Диск от циркулярки.
Редуктор.
Соединительная муфта.
Генератор.
Флюгер.
Крепление флюгера.
Подшипник.
Ограничители.
Мачта.
Провод.

Вбейте в землю колышки так, чтобы расстояние от мачты до каждого из них было одинаковым. Привяжите тросы ко скобам на мачте. Для установки мачты нужно вызывать автокран. Не пытайтесь установить ветрогенератор самостоятельно! В лучшем случае вы разобьёте ветряк, в худшем - пострадаете сами. После поднятия мачты автокраном, направьте её основание в забетонированную ранее трубу и дождитесь, пока кран опустит её в трубу.

Трос нужно привязывать к колышку в натянутом состоянии. Причём все тросы должны быть привязаны так, чтобы мачта стояла строго вертикально, без перекосов.

Подключать ветрогенератор нужно к зарядному устройству через разъём ЕС-5. Сама зарядка устанавливается в щитке с оборудованием СЭС и подключается напрямую к аккумулятору.

Чтобы не лишиться бытовой техники, во время грозы всегда отключайте ветряк от зарядного устройства.

Сборка электростанции закончена. Теперь вы не останетесь без электричества, даже если вам отключат свет на длительное время. При этом не придётся тратить деньги на топливо для генератора и время на его доставку. Все будет работать автоматически и не потребует вашего вмешательства.

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Стоимость энергоносителей регулярно увеличивается. Это заставляет владельцев частных домовладений искать альтернативные источники энергии для частного дома. У кого-то отсутствует возможность подключиться к магистрали по причине недоступной цены работы по монтажу. Всё это заставляет инженеров и народных умельцев обратиться к природе и ее уникальным ресурсам. Сегодня используется ряд устройств, позволяющих возобновлять энергоресурсы. Сделать их можно своими руками.

Применение биологических отходов

Биогаз представляет собой вид топлива, причисляемый к категории экологически чистых. Сфера его применения аналогична природному газу. Для его производства необходимо использование анаэробных бактерий. Фактически он является продуктом их жизнедеятельности. Отходы размещают в специальную емкость. Когда биоматериал начинает разлагаться, идет выделение газов:

Указанная технология активно используется на животноводческих фермах в Китае и США. Чтобы непрерывно получать биогаз в домашних условиях, необходимо иметь доступ к бесплатному источнику навоза либо собственное фермерское хозяйство. Для сооружения установки придётся сделать герметичную емкость и вмонтировать шнек. Он используется для перемешивания компонентов. Прочие обязательные компоненты:

1. Горловина. Используется для укладки отходов.
2. Патрубок. Его применяют, чтобы отводить газ.
3. Штуцер. Позволяет выгрузить отработанный материал.

Абсолютная герметичность является непременным условием конструкции. Если не отбирать на постоянной основе газ, придётся дополнительно монтировать предохранительный клапан. Он избавит от избыточного давления. Если не установить его, конструкции сорвет крышу. Алгоритм действий такой:

1. Подбирают место для монтажа емкости. Габариты изделия должны соответствовать объёмам имеющихся в наличии отходов. Целесообразно заполнить бак на 2/3, чтобы он работал эффективно. Резервуар делают из армированного бетона либо металла. Имея маленькую емкость, не приходится рассчитывать на большое количество биогаза. Примерно 100 кубов энергии выходит на тонну отходов.
2. Для ускорения жизнедеятельности бактерий необходимо подогревать отходы. С этой целью можно устанавливать ТЭН либо монтировать змеевик прямо под емкостью. Его следует подключить к системе отопления.

НЕ ПЛАТИМ ЗА ЭЛЕКТРИЧЕСТВО! Халявная ЭНЕРГИЯ! Альтернативная энергия для дома своими руками

Анаэробные бактерии живут в отходах и начинают проявлять активность при определенных температурах. Аппарат автоматического типа включает обогрев, как только поступает новая партия материала, и отключает его, если достигается заданная температура. Газ, полученный таким образом, можно преобразовать в электроэнергию, используя газовый электрогенератор.

Энергия ветра

Люди в древности умели использовать энергию ветра для различных целей. Конструкция с этих пор мало чем изменилась. Правда, вместо жернова стали применять привод генератора. Он преобразует энергию, получаемую в результате работы такой установки, в электричество. Рассматривая альтернативные источники тепловой энергии, некоторые владельцы частных домов останавливают свой выбор на этих установках. Следующие материалы потребуются для монтажа конструкций:

Самодельные ветрогенераторы можно создавать по различным схемам. Для начала необходимо собрать раму, установить поворотный узел. Вслед за ними монтируют генераторы лопасти. Устанавливают сбоку лопату, оснащенную пружинной стяжкой. На станину закрепляют генератор с пропеллером. После этого ее надо разместить на раме. Вслед за этим производят соединение с поворотным узлом и ставят токосъемник. Теперь можно соединить с генератором и подвести к батарее провода. Количество лопастей зависит от того, какой диаметр имеется у пропеллера. Также важное значение имеет объем вырабатываемого электричества.

Альтернативная энергия для частного дома.Видеообзор

Использование теплонасоса

Такая конструкция отличается сложностью. Здесь альтернативную энергию можно получать из воздуха, грунта или расположенных под землёй вод. Обычно эти установки находят применение для обогрева помещения. Альтернативные источники энергии для квартиры такого плана представляют собой холодильную камеру внушительных размеров. Охлаждая окружающее пространство, они преобразуют энергию и генерируют тепло. Они отдают ее окружающей среде. Составляющими системы являются:

Установка коллектора осуществляется горизонтально или вертикально. Последний вариант не всегда доступен ввиду особенностей участка. Проводится бурение глубоких скважин, после чего в них спускают контур. При горизонтальном расположении объект должен заглубляться в грунт на уровне полутора метров. Если жилище располагается около водоема, надо проложить теплообменник в воде.

Компрессор можно брать от кондиционера. Чтобы изготовить конденсатор, берут бак объемом 120 л. В него вставляют змеевик из меди. По нему будет проходить фреон. Также это область, где прогревается вода из отопительной системы.

Для сооружения испарителя берут пластиковую бочку. Она должна иметь объем не меньше 130 л. Сюда вставляют дополнительный змеевик. Совмещают его с предыдущим, используя компрессор. У испарителя имеется патрубок. Его можно сделать из фрагмента канализационной трубы. Этот элемент необходим для контроля поступления воды из водохранилища.

Опускают испаритель в водоем. При его обтекании вода запускает процесс испарения фреона. Он переходит в конденсатор и передает ей тепло. Теплоноситель проходит по отопительной системе и обогревает помещение. Таким образом, энергия из воды своими руками может быть получена без особых усилий. При этом не имеет никакого значения температура воды в водоёме. Необходимо лишь её постоянное наличие.

Альтернативные источники отопления

Солнечное излучение

Когда-то солнечные панели использовались для работы космических кораблей. В основе такого оборудования лежит способность фотонов генерировать электроток. На сегодня придумано множество модификаций солнечных панелей. Их конструкция совершенствуется с каждым годом. Чтобы сделать солнечную батарею своими руками, можно прибегнуть к двум методам.

Согласно первому способу, следует приобрести готовые фотоэлементы, собрать их в виде цепи и расположить сверху прозрачный материал. Эта работа требует предельной аккуратности, так как все составляющие отличаются хрупкостью. На поверхности фотоэлементов имеется обозначение в вольт-амперах. Нет ничего сложного в подсчетах необходимого количества элементов для такой системы.

Для начала надо изготовить корпус. С этой целью берут фанерный лист и прибивают по периметру рейки из древесины. После этого в фанере обустраивают отверстия под вентиляцию. Размещают внутри фрагмент ДВП, на котором присутствует спаянная цепь фотоэлементов. Вслед за этим проверяют то, насколько хорошо работает конструкция. Далее прикручивают оргстекло на деревянные рейки.

Второй способ больше подходит профессионалам. Разбор электроцепи осуществляется из диодов Д223Б. Производится спайка их по рядам. Размещают элементы в корпусе, которые закрыты прозрачным материалом. Выделяют две разновидности фотоэлементов. Это моно- и поликристаллические модификации. У первых КПД составляет 13%. Срок их службы доходит до 25 лет. Они могут работать без сбоев только в солнечную погоду.