Energia alternativa para uma casa particular

Para os proprietários de casas particulares, existe a oportunidade de reduzir significativamente as contas de serviços públicos ou de deixar de utilizar os serviços dos fornecedores de aquecimento, eletricidade e gás. Você pode até fornecer uma grande fazenda e, se desejar, vender o excedente. Isso é real e já foi feito por alguns. Para isso, são utilizadas fontes alternativas de energia.

Fontes alternativas de energia podem suprir todas as necessidades

Onde você pode obter energia e de que forma

Na verdade, a energia, de uma forma ou de outra, está praticamente em todos os lugares da natureza - sol, vento, água, terra - a energia está em toda parte. A principal tarefa é extraí-lo daí. A humanidade faz isso há mais de cem anos e tem alcançado bons resultados. No momento, fontes alternativas de energia podem fornecer uma casa com calor, eletricidade, gás e água quente. Além disso, a energia alternativa não requer nenhuma habilidade ou conhecimento extra. Você pode fazer tudo por sua casa com suas próprias mãos. Então, o que pode ser feito:

• Use a energia solar para gerar eletricidade ou para aquecer água - para água quente sanitária ou aquecimento de baixa temperatura (painéis solares e coletores).
• Converta energia eólica em eletricidade (turbinas eólicas).
• Aquecer a casa com bombas de calor, retirando calor do ar, da terra, da água (bombas de calor).
• Obtenha gás de resíduos de animais domésticos e aves (usinas de biogás).
  

  A energia alternativa é uma forma de atender de forma independente às suas necessidades

Todas as fontes alternativas de energia são capazes de atender plenamente às necessidades humanas, mas isso requer muito investimento de capital ou / e áreas muito grandes. Portanto, é mais sensato fazer um sistema combinado: receber energia de fontes alternativas e, se houver falta, “coletar” em redes centralizadas.

Usando energia solar

Uma das fontes alternativas de energia mais poderosas para a casa é a radiação solar. Existem dois tipos de instalações para conversão de energia solar:

• painéis solares gerar corrente elétrica;
• coletores solares aquecem a água.
  

  A energia solar pode ser usada para aquecer água ou gerar eletricidade

Não pense que as instalações só funcionam no sul e só no verão. Eles funcionam bem no inverno também. Com tempo claro e neve, a produção de energia é apenas ligeiramente menor do que no verão. Se sua área tem um grande número de dias livres, você pode usar esta tecnologia.

Painéis solares

As células solares são montadas a partir de conversores fotovoltaicos, que são feitos à base de minerais, que, sob a influência da luz solar, emitem elétrons - geram uma corrente elétrica. Para uso privado, são usados ​​fotoconversores de silício. Por sua estrutura, eles são monocristalinos (feitos de um cristal) e policristalinos (muitos cristais). Os monocristalinos têm maior eficiência (13-25% dependendo da qualidade) e maior vida útil, mas são mais caros. Os policristalinos geram menos eletricidade (9-15%) e falham mais rápido, mas têm um preço menor.

Este é um fotoconversor policristalino.Devem ser manuseados com cuidado - são muito frágeis (também monocristalinos, mas não na mesma medida)

A montagem da bateria solar DIY não é difícil. Primeiro você precisa comprar uma certa quantidade de fotocélulas de silício (a quantidade depende da potência necessária). Na maioria das vezes, eles são comprados em plataformas comerciais chinesas, como Aliexpress. Então o procedimento é simples:

• Faça uma moldura (de pranchas de madeira ou cantos de metal). Instale um substrato nele. Transparente - vidro, plexiglass (policarbonato monolítico) - se a bateria solar ficar pendurada na janela e opaca (compensado, pintado de branco), se não instalar a bateria no telhado.
• Usando condutores de alumínio, conecte as células em uma bateria (em paralelo). Os condutores podem ser soldados diretamente às placas (custam um pouco mais) ou você precisa comprá-los separadamente e depois soldá-los você mesmo.
• A bateria pronta deve ser lacrada. É preenchido com resina epóxi ou colado com um filme EVA especial. Ao selar, é necessário garantir que não haja espaços vazios - bolhas de ar. Eles reduzem bastante o desempenho da bateria, por isso os retiramos com cuidado.
  

  Esta é uma bateria solar pronta

Algumas palavras sobre por que o substrato do painel solar (bateria) deve ser pintado de branco. A faixa de temperatura de operação dos wafers de silício é de - 40 ° C a + 50 ° C. A operação em temperaturas mais altas ou mais baixas leva à rápida falha do componente. Na cobertura, no verão, em ambientes fechados, a temperatura pode ser muito superior a + 50 ° C. Portanto, uma cor branca é necessária - para não superaquecer o silício.

Coletores solares

Os coletores solares podem ser usados ​​para aquecer água ou ar. Para onde direccionar a água aquecida pelo sol - para as torneiras de abastecimento de água quente ou para o sistema de aquecimento - você escolhe. Apenas o aquecimento será de baixa temperatura - para um piso quente, o que é necessário. Mas para que a temperatura da casa não dependa das intempéries, o sistema deve ser redundante para que, se necessário, seja ligada outra fonte de calor ou a caldeira mude para outra fonte de energia.

Coletores solares tubulares mais comuns

Existem três tipos de coletores solares: planos, tubulares e de ar. Os mais comuns são tubulares, mas outros também têm o direito de existir.

Plástico plano

Dois painéis - preto e transparente - são combinados em um corpo. Um duto de cobre em forma de cobra está localizado entre eles. O painel escuro inferior aquece com o sol. cobre é aquecido a partir dele, e dele - água que passa pelo labirinto. Este método de utilização de fontes alternativas de energia não é o mais eficiente, mas atraente porque é muito simples de implementar. Assim, você pode aquecer água em piscina... Só será necessário fazer um loop de alimentação (usando uma bomba de circulação). Da mesma forma, você pode aquecer água em recipientes para chuva de verão ou usá-lo para as necessidades domésticas. A desvantagem de tais instalações é a baixa eficiência e produtividade. Demora muito tempo ou um grande número de coletores planos para aquecer um grande volume de água.

Coletor solar plano

Coletores tubulares

São tubos de vidro - a vácuo ou coaxiais - pelos quais a água flui. Um sistema especial permite a concentração máxima de calor nos tubos, que é transferido para a água que flui por eles.

Os coletores tubulares podem ser de vácuo e penas

O sistema necessariamente possui um tanque de armazenamento no qual a água é aquecida. A circulação da água no sistema é fornecida por uma bomba. Você não pode fazer tais sistemas sozinho - fazer tubos de vidro com suas próprias mãos é problemático e esta é a principal desvantagem. Junto com o alto preço, está impedindo a adoção generalizada dessa fonte de energia para o lar.E o sistema em si é muito eficaz, ele lida com o aquecimento de água para abastecimento de água quente com força e dá uma contribuição decente para o aquecimento.

Esquema de organização do aquecimento e abastecimento de água quente a partir de fontes alternativas de energia - utilizando coletores solares

Coletores de ar

Em nosso país, eles são muito raros e em vão. Eles são simples, você mesmo pode fazê-los facilmente. O único ponto negativo é que é necessária uma grande área: eles podem ocupar toda a parede sul (leste, sudeste). O sistema é muito semelhante aos coletores planos - um painel inferior preto, um topo transparente, mas eles aquecem diretamente o ar, que é forçado (por um ventilador) ou naturalmente direcionado para a sala. Apesar da aparente frivolidade, desta forma é possível aquecer pequenas salas durante o dia, incluindo salas técnicas ou de serviço: garagens, chalés de verão, galpões para gado.

Dispositivo coletor de ar

Uma fonte alternativa de energia como o sol nos dá seu calor, mas a maior parte dela "não vai a lugar nenhum". Pegar uma pequena porção dele e usá-lo para necessidades pessoais é a tarefa que todos esses dispositivos resolvem.

Turbinas eólicas

Fontes alternativas de energia são boas porque estão relacionadas principalmente a recursos renováveis. O mais eterno, provavelmente, vento. Enquanto houver atmosfera e sol, haverá vento também. Talvez por um curto período o ar fique parado, mas não por muito tempo. Nossos ancestrais usavam a energia eólica em moinhos, e o homem moderno a converte em eletricidade. Tudo o que é necessário para isso:

• uma torre instalada em local com muito vento;
• um gerador com lâminas acopladas a ele;
• bateria de armazenamento e sistema de distribuição de corrente elétrica.

Qualquer torre pode ser construída com qualquer material. Uma bateria de armazenamento é uma bateria, você não consegue pensar em nada aqui, mas onde fornecer eletricidade é sua escolha. Só falta fazer um gerador. Também pode ser comprado pronto, mas pode ser feito de um motor de eletrodomésticos - uma máquina de lavar, uma chave de fenda, etc. Você vai precisar de ímãs de neodímio e resina epóxi, um torno.

Esquema para fornecer eletricidade a uma casa privada de fontes alternativas de energia (gerador eólico e painéis solares)

No rotor do motor marcamos os locais de instalação dos ímãs. Eles devem ser equidistantes um do outro. Retificamos o rotor do motor selecionado, formando "sedes". A parte inferior do recesso deve inclinar ligeiramente para que a superfície do ímã seja inclinada. Os ímãs são colados nos locais esculpidos em pregos líquidos, eles são derramados com resina epóxi. A superfície é então lisa com lixa. Em seguida, você precisa anexar pincéis que irão remover a corrente. E é isso, você pode montar e operar o gerador eólico.

Essas instalações são bastante eficazes, mas sua potência depende de muitos fatores: a intensidade do vento, a forma correta de fazer o gerador, a eficácia com que a diferença de potencial é removida pelas escovas, da confiabilidade das conexões elétricas, etc.

Bombas de calor para aquecimento doméstico

As bombas de calor usam todas as fontes alternativas de energia disponíveis. Eles retiram calor da água, do ar, do solo. Em pequenas quantidades, esse calor existe mesmo no inverno, então a bomba de calor o coleta e redireciona para o aquecimento da casa.

As bombas de calor também usam fontes alternativas de energia - calor da terra, água e ar

Princípio da Operação

Por que as bombas de calor são tão atraentes? O fato de ter gasto 1 kW de energia para bombeá-lo, no pior caso, você obterá 1,5 kW de calor, e as implementações mais bem-sucedidas podem ceder até 4-6 kW. E isso não contradiz de forma alguma a lei da conservação da energia, porque a energia não é gasta para obter calor, mas não para bombeá-lo. Portanto, sem inconsistências.

Circuito de bomba de calor para uso de fontes alternativas de energia

As bombas de calor possuem três circuitos de trabalho: dois externos e internos, além do evaporador, compressor e condensador. O esquema funciona assim:

• Um refrigerante circula no primeiro circuito, que remove o calor de fontes de baixo potencial. Pode ser imerso em água, enterrado no solo ou pode receber o calor do ar. A temperatura máxima atingida neste circuito é em torno de 6 ° C.
• Um meio de aquecimento com um ponto de ebulição muito baixo (geralmente 0 ° C) circula no circuito interno. Quando o refrigerante é aquecido, ele evapora, o vapor entra no compressor, onde é comprimido a alta pressão. Durante a compressão, o calor é gerado, os vapores do refrigerante são aquecidos a uma temperatura média de + 35 ° C a + 65 ° C.
• No condensador, o calor é transferido para o refrigerante do terceiro circuito - de aquecimento. Os vapores de resfriamento condensam e, em seguida, entram no evaporador. E então o ciclo se repete.

O circuito de aquecimento funciona melhor na forma de um piso quente. As temperaturas são mais adequadas para isso. O sistema de radiador exigirá muitas seções, o que é feio e não é lucrativo.

Fontes alternativas de energia térmica: onde e como obter calor

Mas as maiores dificuldades são causadas pelo dispositivo do primeiro circuito externo, que coleta calor. Como as fontes são de baixo potencial (há pouco calor na parte inferior), grandes áreas são necessárias para coletá-lo em quantidades suficientes. Existem quatro tipos de contornos:

• Anéis colocados em tubos de água com refrigerante. O reservatório pode ser qualquer coisa - um rio, uma lagoa, um lago. A principal condição é que não deve congelar, mesmo nas geadas mais severas. As bombas que bombeiam calor para fora do rio funcionam com mais eficiência; muito menos calor é transferido na água estagnada. Essa fonte de calor é a mais fácil de implementar - para lançar canos, amarrar uma carga. Apenas as chances de danos acidentais são altas.
  

  A maneira mais fácil de fazer um campo térmico na água

• Campos térmicos com tubos enterrados abaixo da profundidade de congelamento. Nesse caso, há apenas uma desvantagem - grandes volumes de terraplenagem. Temos que remover o solo de uma grande área e até mesmo em uma profundidade sólida.
  

  Grande volume de terraplenagem

• Usando temperaturas geotérmicas. Vários poços profundos são perfurados e um circuito de refrigeração é baixado para eles. O bom dessa opção é que ela requer pouco espaço, mas nem sempre é possível perfurar em grandes profundidades e os serviços de perfuração são muito caros. É possível, entretanto, faça você mesmo a plataforma de perfuraçãomas o trabalho ainda não é fácil.
  

  Poços requerem menos espaço

• Extração de calor do ar. É assim que os condicionadores de ar funcionam com a possibilidade de aquecimento - eles retiram calor do ar "externo". Mesmo em temperaturas abaixo de zero, essas unidades funcionam, embora não a uma temperatura negativa muito "profunda" - até -15 ° C. Para tornar o trabalho mais intenso, pode-se aproveitar o calor dos poços de ventilação. Jogue em alguns despeje com um refrigerante e bombeie o calor de lá.
  

  A bomba de calor mais compacta, mas também a mais instável, tirando calor do ar

A principal desvantagem das bombas de calor é o alto preço da própria bomba, e a instalação de campos de coleta de calor não é barata. Neste caso, você pode economizar dinheiro fazendo você mesmo a bomba e também instalando o circuito com suas próprias mãos, mas a quantia ainda permanecerá considerável. A vantagem é que o aquecimento será barato e o sistema funcionará por muito tempo.

Resíduos em renda: usinas de biogás

Todas as fontes alternativas de energia são de origem natural, mas você só pode obter o dobro dos benefícios das usinas de biogás. Eles processam resíduos de animais domésticos e aves. Como resultado, obtém-se um determinado volume de gás que, após purificação e secagem, pode ser utilizado para o fim a que se destina. Os resíduos reciclados restantes podem ser vendidos ou usados ​​nos campos para aumentar a produtividade - um fertilizante muito eficaz e seguro.

A energia também pode ser obtida do estrume, não apenas na forma pura, mas na forma de gás

Resumidamente sobre tecnologia

A formação de gás ocorre durante a fermentação, e as bactérias que vivem no esterco participam dela. Resíduos de qualquer gado e aves são adequados para a produção de biogás, mas o esterco de gado é ideal. É até adicionado ao resto dos resíduos para "massa fermentada" - contém exatamente as bactérias necessárias para o processamento.

Para criar condições ideais, um ambiente anaeróbico é necessário - a fermentação deve ocorrer sem oxigênio. Portanto, biorreatores eficientes são recipientes fechados. Para tornar o processo mais ativo, a mistura regular da massa é necessária. Em plantas industriais, para isso, são instalados agitadores com acionamento elétrico, em usinas de biogás caseiras geralmente são dispositivos mecânicos - desde um simples bastão até agitadores mecânicos que "funcionam" manualmente.

Diagrama esquemático de usinas de biogás

Dois tipos de bactérias estão envolvidos na formação de gás do esterco: mesofílica e termofílica. Mesofílicos são ativos em temperaturas de + 30 ° C a + 40 ° C, termofílicos - em + 42 ° C a + 53 ° C. Bactérias termofílicas funcionam com mais eficiência. Em condições ideais, a produção de gás de 1 litro de área útil pode chegar a 4-4,5 litros de gás. Mas manter uma temperatura de 50 ° C em uma planta é muito difícil e caro, embora os custos sejam justificados.

Um pouco sobre designs

A planta de biogás mais simples é um tambor com tampa e um agitador. Uma saída é feita na tampa para conectar uma mangueira por onde o gás entra no tanque. Você não obterá muito gás com esse volume, mas será o suficiente para um ou dois queimadores a gás.

Volumes mais sérios podem ser obtidos em um bunker subterrâneo ou acima do solo. Se estamos falando de um bunker subterrâneo, ele é feito de concreto armado. As paredes são separadas do solo por uma camada de isolamento térmico, o próprio recipiente pode ser dividido em vários compartimentos, nos quais o processamento ocorrerá com um deslocamento no tempo. Como as culturas mesofílicas geralmente funcionam nessas condições, todo o processo leva de 12 a 30 dias (as culturas termofílicas são processadas em 3 dias), portanto, uma mudança de tempo é desejável.

Esquema de uma usina de biogás de bunker

O esterco entra pelo bunker de carregamento, do lado oposto é feita uma escotilha de descarregamento, de onde é retirada a matéria-prima processada. O bunker não está completamente preenchido com bio-mistura - cerca de 15-20% do espaço permanece livre - o gás se acumula aqui. Para drená-lo, um tubo é embutido na tampa, a outra extremidade do qual é baixada em um selo d'água - um recipiente parcialmente cheio de água. Assim, o gás é desumidificado - o gás já purificado é coletado na parte superior, é descarregado por outro tubo e já pode ser espremido até o consumidor.

Todos podem usar fontes alternativas de energia. É mais difícil para os proprietários de apartamentos fazerem isso, mas em uma casa particular você pode implementar pelo menos todas as idéias. Existem até exemplos reais disso. As pessoas atendem plenamente às suas próprias necessidades e a uma grande economia.