Альтернативная энергия своими руками: использование ветра, солнечные панели, биогаз и другие варианты

Даже школьники знают о том, что невозможно бесконечно добывать нефть и газ. Кроме того, не в каждом уголке есть газовые магистрали, и даже электричество.

Да и уровень доходов в регионах бывает так невысок, что затраты на монтаж и эксплуатацию отопительного оборудования выходят неподъёмными.

Всё это показывает, что нам остро нужна альтернативная энергия. Альтернативные источники энергии своими руками — это возможно. Проведём обзор доступных на сегодня вариантов.

Ветрогенератор — использование ветра

Ветер на службу людям поступил ещё в глубокой древности. Паруса кораблей и ветряные мельницы – первооткрыватели в этой области.

Вот несколько интересных фактов:

• Потенциал у ветровой энергии в 100 раз больше, чем у гидроэнергии.
• Сейчас готовые ветроустановки снабжают человечество только тысячной долей необходимой энергии.
• Китай, на сегодня, лидер в этой области.
• Для высокого КПД ветряка среднегодовая скорость ветра должна превышать 4 м/с.

Более сложная конструкция с горизонтальным валом мощнее, но дороже в изготовлении т. к. требуется дополнительное устройство для поворота рабочей плоскости лопастей перпендикулярно движению ветра. Такая схема имеет смысл в местах с преобладающим ровным движением воздушных масс. При рабочем диаметре 6 м. может вырабатывать до 5 кВт. электроэнергии, что достаточно для отопления частного дома.

На конструкции с вертикальным валом лучше остановиться в случае, если не требуется большая мощность и преобладает турбулентность потока (на побережье возле скал, в горной местности, и др.).

Основной минус ветряка в том, что ветер дует непостоянно, поэтому в его конструкцию важно включать любой способ аккумулирования энергии, электрической или тепловой.

Скорость конца лопасти может достигать 200 км/ч. Любители природы указывают на то, что лопастные ветроустановки губят огромное количество птиц и даже летучих мышей.

Также ветроустановки издают шум во время работы. Можно просто её выключать, если накоплено достаточно энергии, а можно применять безлопастные ветряки. Они работают за счёт возвратно-поступательного движения мембраны. Такой вариант не шумит во время работы, и безопасен для птиц.

Схема сборки ветряного генератора своими руками

Электрогенератор – основная трудность для самостоятельного изготовления. Поэтому имеет смысл рассмотрение непосредственного использования механической энергии.

Можно подключать различные механизмы непосредственно к валу ветряка:

• циркулярную пилу;
• дробилку;
• превращать в тепло (используя насос Френетта).

Самодельная гидроэлектростанция

Гидроэлектростанция на реке — довольно стабильный источник энергии с высоким КПД при небольших размерах и затратах. Имеет несколько вариантов изготовления:

1. Плотинного.
2. Бесплотинного типа.

А также по способу превращения энергии потока во вращательное движение вала:

• водяное колесо;
• турбина.

Плотинного типа

При низкой скорости течения воды без плотины не обойтись – это создаёт юридические трудности с получением разрешения на строительство. Но зато накопленное количество воды делает такую систему инертной и независимой от сезона года.

Пример плотинной электростанции

Бесплотинного или проточного типа

Если скорость течения более 1 м/с, то надобность в плотине отпадает и достаточно будет установить колесо или турбину в реку, без дополнительных мер по увеличению мощности потока. Кроме того, бесплотинная гидроэлектростанция не требует сложных юридических согласований.

Мини-гидроэлектростанция способна обеспечить большой дом или несколько домов полным объёмом электроэнергии.

Накопление энергии с помощью солнечных панелей

Основа гелиопанели – хрупкие кристаллы, улавливающие энергию солнца. Изготовить дома их никак не получится. Но приобретя кристаллы, можно самостоятельно сделать солнечную батарею. Для этого нужно:

• Сделать из оргстекла каркас (подойдёт и другой прозрачный материал).
• Корпус делается из фанеры, металлических уголков и т.д.

Фотоэлементы бывают двух разновидностей:

1. Монокристаллические (КПД – 13%, требуют много солнца, долговечные);
2. Поликристаллические (КПД – 9%, могут работать и в пасмурный день, менее долговечны).

Готовую солнечную батарею нужно разместить на самой освещаемой стороне крыши так, чтобы в будущем можно было регулировать наклон прибора.

В снегопад панели размещают почти вертикально, чтобы снег на них не задерживался и не нарушил работу прибора.

Прежде, чем останавливать свой выбор на солнечной энергии, ознакомьтесь с недостатками этого варианта:

• Высокая стоимость элементов конструкции;
• панели малоэффективны в северных широтах, там, где в году много дождливых, пасмурных дней;
• необходимость запасать энергию на ночь и перебои в зимний период;
• требуется много места;
• хрупкие;
• чувствительны к очень высоким температурам. При нагреве 100-125 ⁰С, фотоэлементы быстрее «стареют», а батарея в целом может временно потерять свою работоспособность;
• в некоторых случаях установка СБ требует вырубки деревьев, затеняющих место установки;
• на КПД солнечных панелей, сказывается даже небольшой слой пыли.

Солнечные панели на крыше дома

Оптимальная рабочая температура фотоэлементов от 70 до 90 ⁰С (речь идёт о температуре под стеклом, которую не так-то легко контролировать).

Чтобы рассчитать, сколько для дома нужно солнечных панелей, нужно учесть:

• Количество в доме электроприборов, и какой мощности.
• Число солнечных дней в данной местности.

Другие варианты альтернативной энергии

Геотермальная энергия

В недрах земли хранится огромное количество энергии.

Попытки использовать этот ресурс на благо людей предпринимаются там, где из-под земли на поверхность выходят:

• горячие воды;
• пар;
• магма.

Геотермальную энергию используют для обогрева, либо преобразуют её в электрический ток.

Хотя геотермальная энергия неисчерпаема, не зависит от погоды и времени года, она имеет и свои недостатки. Например:

• В мин. водах часто содержится не только большое количество минералов, но и токсичные соединения. Такую воду нельзя оставлять не поверхности, а нужно возвращать обратно под землю.
• Некоторые учёные выступают против вмешательства в подземную среду, так как полагают, что это может влиять на число землетрясений.

Биогаз

Когда бактерии перерабатывают органические отходы, побочно выделяется биогаз. В его составе:

• метан (55-60%);
• углекислый газ (30-35%);
• водород;
• азот.

Если раньше метан считался опасным побочным продуктом разложения органики, то сегодня его с успехом используют как источник энергии.

Принципиальная схема биогазовой установки

Установка «биогаз» выполняет три полезные функции:

1. Вторично использует органические отходы (например, навоз, ботву растений, содержимое выгребных ям).
2. Вырабатывает горючий газ.
3. Снабжает огород удобрением, которое остаётся после переработки.

Чтобы получать этот газ и использовать в дальнейшем, устраивают герметичную ёмкость (на поверхности или в земле). Бак должен быть оснащён:

• горловиной для закладки отходов;
• патрубком для удаления отработанных масс;
• в ёмкости закрепляется шнек (винт), которым перемешиваются органические отходы;
• устраивается патрубок, по которому выводится полученный газ.

Из 1 кг. навоза получается полкуба биогаза. Этого хватит, чтобы сутки готовить еду для семьи из 4-х человек. Если пересчитать энергию газа на энергию бензина, то получится, что 2 м³ газа соответствует 1,2 литрам бензина.

Тепловой насос

Тепловые насосы используют для отопления дома. По типу используемой энергии, различают:

1. Грунт-вода.
2. Вода-вода.
3. Воздух-вода.

Грунт-вода извлекает тепло из почвы с помощью зондов или коллекторов (для коллекторов нужен большой участок). Антифриз доставляет тепло к насосу, а затем в систему отопления.

Вода-вода. Энергия извлекается из грунтовых вод (но может работать и с водоёмом). После прохождения через насос, охлаждённая вода возвращается обратно.

Воздух-вода. В систему данной конструкции входят вентилятор и испаритель. Конструкция монтируется на поверхности земли и извлекает энергию из воздуха.

Тепловой насос вполне реально сделать своими руками.

Внутри это:

• компрессор (как вариант, можно взять от кондиционера);
• испаритель;
• конденсатор;
• дроссельный клапан.

Суть работы в следующем: вода, спирт (или иная незамерзающая жидкость) подаётся в коллектор. В испарителе находится хладагент – вещество с низкой температурой кипения. Теплоноситель доводит хладагент до кипения, и он превращается в пар. Компрессором нагнетается давление. Конденсатор передаёт тепло во внутреннюю систему отопления (в дом), хладагент отдаёт оставшееся тепло, снова становится жидким и возвращается в коллектор. Такие установки ещё называют «холодильником наоборот».

Главный недостаток такой системы – высокая стоимость (особенно, если всё покупать). Кроме того, система потребляет определённое количество электроэнергии, а значит, энергозависима.

Итак. За альтернативной энергией – будущее. Для южных солнечных районов отлично подойдут солнечные панели.

Но сделать полностью своими руками их не получится – кристаллы нужно покупать.

Для более сурового северного климата больше подойдут ветрогенераторы. В некоторых районах, в Поволжье, например, всегда бывает хотя бы лёгкий ветерок.

В горных районах есть много небольших речушек, которые легко могут стать базой для небольшой гидроэлектростанции.

И конечно, для фермерских хозяйств отлично подойдёт выработка биогаза.

Учитывать нужно и то, что альтернативная энергия мало распространена. Недостаточно специалистов, поставщиков оборудования и ремонтных центров. А значит, всё стоит немалых денег, а если что-то поломается, рассчитывать лучше на себя.

Видео на тему