Energía alternativa hágalo usted mismo para el hogar: una descripción general de las mejores tecnologías ecológicas

Tipos y elección de fuentes de energía.

El gas natural es considerado el combustible más económico. Pero para que un sistema de energía de este tipo funcione sin problemas, es necesaria la gasificación.

Los generadores que utilizan combustible diesel, gasolina, etc. requerirán un contenedor especial para almacenar líquidos inflamables con la necesidad de reponer regularmente sus existencias.

Entre los sistemas autónomos que convierten los tipos naturales de energía libre disponibles públicamente, los más extendidos en la actualidad son:

• Paneles semiconductores que convierten la energía solar en energía eléctrica - paneles solares
• Aerogeneradores alimentados por energía eólica
• pequeñas centrales hidroeléctricas

Al elegir uno u otro tipo de fuente de alimentación para su casa de campo, es necesario tener en cuenta todas sus características técnicas, pros y contras, las necesidades de electricidad existentes, así como el componente económico del problema.

A continuación, consideraremos con más detalle cada uno de los sistemas de energía independientes enumerados en términos de su uso en la práctica.

Bombas de calor

La alternativa de calefacción más versátil para una casa particular es la instalación de bombas de calor. Funcionan según el conocido principio de un frigorífico, tomando calor de un cuerpo más frío y cediéndolo en el sistema de calefacción.

Consiste en un esquema aparentemente complejo de tres dispositivos: un evaporador, un intercambiador de calor y un compresor. Hay muchas opciones para la implementación de bombas de calor, pero las más populares son:

• aire a aire
• aire al agua
• agua agua
• agua subterránea

aire a aire

La opción de implementación más barata es aire-aire. De hecho, se parece a un sistema dividido clásico, sin embargo, la electricidad se gasta solo en bombear calor de la calle a la casa, y no en calentar las masas de aire. Esto ayuda a ahorrar dinero, mientras calienta perfectamente la casa durante todo el año.

La eficiencia de los sistemas es muy alta. Por 1 kW de electricidad, puede obtener hasta 6-7 kW de calor. Los inversores modernos funcionan muy bien incluso a temperaturas de -25 grados o menos.

aire al agua

"Aire-a-agua" es una de las implementaciones más comunes de una bomba de calor, en la que un serpentín de área grande instalado en un área abierta desempeña el papel de un intercambiador de calor. Además, puede ser soplado por un ventilador, lo que obliga a que el agua del interior se enfríe.

Tales instalaciones se caracterizan por un costo más democrático y una instalación simple.Pero pueden trabajar con alta eficiencia solo a temperaturas de +7 a +15 grados. Cuando la barra cae a una marca negativa, la eficiencia cae.

agua subterránea

La implementación más versátil de una bomba de calor es tierra-agua. No depende de la zona climática, ya que por todas partes hay una capa de suelo que no se congela durante todo el año.

En este esquema, las tuberías se sumergen en el suelo a una profundidad donde la temperatura se mantiene en un nivel de 7 a 10 grados durante todo el año. Los colectores se pueden ubicar vertical y horizontalmente. En el primer caso, se deberán perforar varios pozos muy profundos, en el segundo, se colocará una bobina a cierta profundidad.

La desventaja es obvia: trabajos de instalación complejos que requerirán altas inversiones financieras. Antes de decidirse por tal paso, debe calcular los beneficios económicos. En áreas con inviernos cortos y cálidos, vale la pena considerar otras opciones para la calefacción alternativa de casas privadas. Otra limitación es la necesidad de un área libre grande, hasta varias decenas de metros cuadrados. metro.

agua agua

La implementación de una bomba de calor agua-agua prácticamente no difiere de la anterior, sin embargo, las tuberías colectoras se colocan en aguas subterráneas que no se congelan durante todo el año, o en un depósito cercano. Es más económico debido a las siguientes ventajas:

• Profundidad máxima de perforación de pozos - 15 m
• Puede arreglárselas con 1-2 bombas sumergibles

Calderas de biocombustible

Si no hay deseo y oportunidad de equipar un sistema complejo que consiste en tuberías en el suelo, módulos solares en el techo, puede reemplazar la caldera clásica con un modelo que funciona con biocombustible. Necesitan:

1. biogás
2. bolitas de paja
3. gránulos de turba
4. Astillas de madera, etc

Se recomienda instalar tales instalaciones junto con las fuentes alternativas consideradas anteriormente. En situaciones en las que uno de los calentadores no funcione, será posible utilizar el segundo.

Ventajas principales

A la hora de decidir sobre la instalación y posterior funcionamiento de fuentes alternativas de energía térmica, es necesario responder a la pregunta: ¿qué tan rápido se amortizarán? Sin duda, los sistemas considerados tienen ventajas, entre las cuales:

• El coste de la energía producida es menor que cuando se utilizan fuentes tradicionales
• Alta eficiencia

Sin embargo, uno debe ser consciente de los altos costos iniciales de material, que pueden llegar a decenas de miles de dólares. La instalación de tales instalaciones no puede llamarse simple, por lo tanto, el trabajo se confía exclusivamente a un equipo profesional que puede brindar una garantía del resultado.

Resumiendo

La demanda está adquiriendo calefacción alternativa para una casa privada, que se vuelve más rentable en el contexto del aumento de los precios de las fuentes tradicionales de energía térmica. Sin embargo, antes de comenzar a reequipar el sistema de calefacción actual, es necesario calcular todo considerando cada una de las opciones propuestas.

Tampoco se recomienda abandonar la caldera tradicional. Debe dejarse y en determinadas situaciones, cuando la calefacción alternativa no cumpla sus funciones, seguirá siendo posible calentar su hogar y no congelarse.

Energía solar en electricidad

Los paneles solares se fabricaron primero para naves espaciales.El dispositivo se basa en la capacidad de los fotones para crear una corriente eléctrica. Hay muchas variaciones en el diseño de los paneles solares y cada año se mejoran. Hay dos formas de hacer una batería solar usted mismo:

Método número 1. Compre fotocélulas listas para usar, ensamble una cadena con ellas y cubra la estructura con un material transparente

Debe trabajar con extrema precaución, todos los elementos son muy frágiles. Cada fotocélula está marcada en voltios-amperios. Calcular la cantidad requerida de celdas para recolectar la batería de la potencia requerida no será muy difícil

La secuencia de trabajo es la siguiente:

Calcular la cantidad requerida de celdas para recolectar la batería de la potencia requerida no será muy difícil. La secuencia de trabajo es la siguiente:

• para la fabricación de la caja necesitas una hoja de madera contrachapada. Se clavan listones de madera a lo largo del perímetro;
• se perforan orificios de ventilación en la lámina de madera contrachapada;
• en su interior se coloca una lámina de fibra de madera con una cadena de fotocélulas soldadas;
• se comprueba el rendimiento;
• el plexiglás se atornilla a los rieles.

El método número 2 requiere conocimientos de ingeniería eléctrica. El circuito eléctrico se ensambla a partir de diodos D223B. Soldarlos en filas secuencialmente. Colocado en un estuche cubierto con un material transparente.

Las fotocélulas son de dos tipos:

1. Las placas monocristalinas tienen una eficiencia del 13% y durarán un cuarto de siglo. Funcionan perfectamente solo cuando hace sol.
2. Los policristalinos tienen una eficiencia menor, su vida útil es de solo 10 años, pero la potencia no disminuye cuando está nublado. Área del panel 10 m2. m es capaz de producir 1 kW de energía. Cuando se coloca en el techo, vale la pena considerar el peso total de la estructura.

Las baterías listas se colocan en el lado más soleado.El panel debe estar equipado con la capacidad de ajustar la inclinación del ángulo con respecto al sol. La posición vertical se establece durante las nevadas para que la batería no falle.

El panel solar se puede utilizar con o sin batería. Durante el día, consuma la energía de la batería solar y, durante la noche, la batería. O use energía solar durante el día y la noche, desde la red de suministro de energía central.

Energía alternativa práctica: tipos

Las fuentes de energía alternativas son una variedad de formas prometedoras de obtener y transmitir la electricidad resultante. Al mismo tiempo, dichas fuentes de energía son renovables y causan un daño mínimo al medio ambiente. Estas fuentes de energía incluyen paneles solares y estaciones solares.

Ellos, a su vez, se dividen en 3 tipos de producción de energía utilizando:

• fotocélulas;
• paneles solares;
• Opciones combinadas.

Es popular el uso de sistemas de espejos, que calientan el agua a altas temperaturas, lo que da como resultado vapor que, al pasar por un sistema de tuberías, hace girar una turbina. Los molinos de viento y los parques eólicos generan electricidad a partir de la energía eólica, que convierte aspas especiales conectadas a generadores.

El uso de la energía de las olas, así como los flujos y reflujos, es popular.

A partir de fuentes geotérmicas, el agua caliente se utiliza ampliamente para generar electricidad. Es interesante utilizar la energía cinética en algunas salas, por ejemplo, en los gimnasios, donde las partes móviles de los simuladores están conectadas mediante varillas a generadores que, como resultado del movimiento de las personas, generan electricidad.

Modernas tecnologías de calefacción.

Opciones de calefacción para una casa privada:

• Sistema de calefacción tradicional.La fuente de calor es una caldera. La energía térmica se distribuye por el portador de calor (agua, aire). Se puede mejorar aumentando la transferencia de calor de la caldera.
• Equipos de ahorro energético que se utilizan en las nuevas tecnologías de calefacción. La electricidad (sistema solar, varios tipos de calefacción eléctrica y colectores solares) actúa como vector de energía para calentar la vivienda.

Las nuevas tecnologías en calefacción deberían ayudar a resolver los siguientes problemas:

• Reducción de costo;
• Respeto a los recursos naturales.

piso cálido

El piso infrarrojo (IR) es una tecnología de calefacción moderna. El material principal es una película inusual. Cualidades positivas: flexibilidad, mayor resistencia, resistencia a la humedad, resistencia al fuego. Se puede colocar debajo de cualquier material de piso. La radiación del suelo infrarrojo tiene un buen efecto sobre el bienestar, idéntico al efecto de la luz solar sobre el cuerpo humano. Los costos en efectivo para colocar un piso infrarrojo son un 30-40% menos que el costo de instalar pisos con elementos de calefacción eléctrica. Ahorro de energía al usar un piso de película de 15-20%. El panel de control regula la temperatura en cada habitación. Sin ruido, sin olor, sin polvo.

Con el método de agua para suministrar calor, una tubería de metal y plástico se encuentra en la solera. La temperatura de calentamiento está limitada a 40 grados.

Colectores solares de agua

La tecnología de calefacción innovadora se utiliza en lugares con alta actividad solar. Los colectores solares de agua están ubicados en lugares abiertos al sol. Por lo general, este es el techo del edificio. De los rayos del sol, el agua se calienta y se envía dentro de la casa.

El punto negativo es la imposibilidad de usar el colector por la noche. No tiene sentido aplicar en áreas de la dirección norte.La gran ventaja de utilizar este principio de generación de calor será la disponibilidad general de energía solar. No daña la naturaleza. No ocupa espacio útil en el patio de la casa.

sistemas solares

Se utilizan bombas de calor. Con un consumo total de electricidad de 3-5 kW, las bombas bombean de 5 a 10 veces más energía de fuentes naturales. La fuente son los recursos naturales. La energía térmica resultante se suministra al refrigerante con la ayuda de bombas de calor.

calefacción por infrarrojos

Los calentadores infrarrojos han encontrado aplicación en forma de calefacción primaria y secundaria en cualquier habitación. Con un bajo consumo de energía, obtenemos una gran transferencia de calor. El aire de la habitación no se seca.

La instalación es fácil de montar, no se necesitan permisos adicionales para este tipo de calefacción. El secreto del ahorro es que el calor se acumula en objetos y paredes. Aplicar sistemas de techo y pared. Tienen una larga vida útil, más de 20 años.

Tecnología de calefacción de zócalos

El esquema de funcionamiento de la tecnología de zócalos para calentar una habitación se asemeja al funcionamiento de los calentadores IR. La pared se está calentando. Entonces ella comienza a emitir calor. El calor infrarrojo es bien tolerado por los humanos. Las paredes no serán susceptibles a hongos y moho, ya que siempre estarán secas.

Fácil de instalar. El suministro de calor en cada habitación está regulado. En verano, el sistema se puede utilizar para refrescar las paredes. El principio de funcionamiento es el mismo que para la calefacción.

Sistema de calentamiento de aire

El sistema de calefacción se basa en el principio de termorregulación. El aire caliente o frío se suministra directamente a la habitación. El elemento principal es un horno con quemador de gas.El gas quemado cede calor al intercambiador de calor. A partir de ahí, el aire caliente entra en la habitación. No requiere tuberías de agua, radiadores. Resuelve tres problemas: calefacción de espacios, ventilación.

La ventaja es que el calentamiento se puede iniciar gradualmente. En este caso, la calefacción existente no se verá afectada.

Acumuladores de calor

El refrigerante se calienta por la noche para ahorrar dinero en costos de electricidad. Un tanque aislado térmicamente, una gran capacidad es una batería. Por la noche se calienta, durante el día hay retorno de energía térmica para calefacción.

Uso de módulos de computadora y el calor generado por ellos

Para iniciar el sistema de calefacción, debe conectarse a Internet y electricidad. Principio de funcionamiento: se aprovecha el calor que libera el procesador durante el funcionamiento.

Utilizan chips ASIC compactos y económicos. Varios cientos de chips se ensamblan en un solo dispositivo. Al costo, esta instalación sale como una computadora normal.

Opción #1 - Fabricación de paneles solares

Los diseños capaces de capturar y convertir la energía del sol son numerosos, variados y en constante mejora. Para muchos artesanos, perfeccionar estas útiles estructuras se ha convertido en un gran pasatiempo. En exposiciones temáticas, estos entusiastas demuestran voluntariamente muchas ideas útiles.

Para hacer paneles solares, debe comprar células solares monocristalinas o policristalinas, colocarlas en un marco transparente, que se fija con una carcasa resistente.

La base de la batería solar son cristales especiales que capturan energía. En casa, dichos elementos no se pueden hacer, deberán comprarse.

Los cristales son muy frágiles y deben manipularse con cuidado.Para hacer una batería solar, necesitas:

1. Haz un marco para los paneles solares con un material transparente, como el plexiglás.
2. Haga una caja con una esquina de metal, madera contrachapada, etc.
3. Suelde con cuidado los elementos cristalinos en el circuito.
4. Coloque las fotocélulas en el marco.
5. Realice el montaje de la carrocería.

En general, existen dos tipos de células solares: monocristalinas y policristalinas. Los primeros son más duraderos y tienen una eficiencia de alrededor del 13%, mientras que los segundos fallan más rápido, su eficiencia es algo menor, menos del 9%. Sin embargo, las células solares monocristalinas funcionan bien solo con un flujo estable de energía solar; en un día nublado, su eficiencia es mucho menor. Pero los elementos policristalinos toleran mucho mejor los caprichos del clima.

En este vídeo se reflejan los principios básicos de la autofabricación de una batería solar:

Las baterías listas para usar se colocan, por supuesto, en el lado más soleado del techo. En este caso, es necesario prever la posibilidad de ajustar la inclinación del panel. Por ejemplo, durante las nevadas, los paneles deben colocarse casi verticalmente, de lo contrario, la capa de nieve puede interferir con el funcionamiento de las baterías o incluso dañarlas.

Central hidroeléctrica casera

Si hay un arroyo o un embalse con una presa en el sitio, una fuente adicional de electricidad alternativa será una central hidroeléctrica de fabricación propia. El dispositivo se basa en una rueda de agua, y la potencia dependerá de la velocidad del flujo de agua. Los materiales para la fabricación de un generador y una rueda se pueden tomar de un automóvil, y se pueden encontrar restos de una esquina y metal en cualquier hogar. Además, necesitará un trozo de alambre de cobre, madera contrachapada, resina de poliestireno e imanes de neodimio.

1. La rueda está hecha de ruedas de 11 pulgadas.Las cuchillas están hechas de un tubo de acero (cortamos el tubo a lo largo en 4 partes). Necesitarás 16 cuchillas. Los discos se juntan con pernos, el espacio entre ellos es de 10 pulgadas. Las cuchillas están soldadas.
2. La boquilla se fabrica según el ancho de la rueda. Está hecho de chatarra, doblado a medida y unido por soldadura. La boquilla se ajusta en altura. Esto regulará el flujo de agua.
3. El eje está soldado.
4. La rueda está montada en el eje.
5. El devanado está hecho, las bobinas se vierten con resina, el estator está listo. Recogemos el generador. Una plantilla está hecha de madera contrachapada. Instala imanes.
6. El generador está protegido por un ala de metal de las salpicaduras de agua.
7. La rueda, el eje y los sujetadores con boquilla están recubiertos con pintura para proteger el metal de la corrosión y el placer estético.
8. Ajustando la boquilla se logra la mayor potencia.

Los dispositivos caseros no requieren grandes inversiones de capital y producen energía de forma gratuita. Si combina varios tipos de fuentes alternativas, ese paso reducirá significativamente los costos de energía. Para ensamblar la unidad, solo necesita manos hábiles y una cabeza clara.

Energía Tradicional

Esta es una amplia capa de sectores establecidos de la industria del calor y la energía, que proporciona alrededor del 95% de los consumidores de energía del mundo. La generación del recurso se lleva a cabo en estaciones especiales: estos son objetos de centrales térmicas, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares, etc. Trabajan con una base de materia prima preparada, en el proceso de procesamiento que la energía objetivo es generado. Existen las siguientes etapas de producción de energía:

• Producción, preparación y entrega de materia prima a la instalación para la producción de uno u otro tipo de energía. Estos pueden ser los procesos de extracción y enriquecimiento de combustible, la combustión de derivados del petróleo, etc.
• Transferencia de materias primas a unidades y conjuntos que convierten directamente la energía.
• Los procesos de conversión de energía de primaria a secundaria. Estos ciclos no están presentes en todas las estaciones, pero, por ejemplo, para la conveniencia de la entrega y posterior distribución de energía, se pueden usar varias formas, principalmente calor y electricidad.
• Mantenimiento de energía terminada convertida, su transmisión y distribución.

En la etapa final, el recurso se envía a los usuarios finales, que pueden ser tanto sectores de la economía nacional como propietarios comunes de viviendas.

Fuentes de energía no tradicionales: métodos de obtención

Las fuentes no tradicionales de suministro de energía son principalmente la generación de electricidad a partir del viento, la luz solar, la energía de las olas de marea y también el uso de aguas geotérmicas. Pero, además de esto, hay otras formas de utilizar la biomasa y otros métodos.

A saber:

1. Obtención de electricidad a partir de biomasa. Esta tecnología implica la producción de biogás residual, que consiste en metano y dióxido de carbono. Algunas instalaciones experimentales (Michael's Humireactor) procesan estiércol y paja, lo que permite obtener de 10 a 12 m3 de metano a partir de 1 tonelada de material.
2. Obtención de electricidad térmicamente. Conversión de energía térmica en electricidad calentando algunos semiconductores interconectados que consisten en termoelementos y enfriando otros. Como resultado de la diferencia de temperatura, se produce una corriente eléctrica.
3. Célula de hidrógeno.Este es un dispositivo que a partir del agua ordinaria por electrólisis le permite obtener una cantidad bastante grande de mezcla de hidrógeno y oxígeno. Al mismo tiempo, el coste de obtención de hidrógeno es mínimo. Pero tal generación de energía aún se encuentra solo en la etapa experimental.

Otro tipo de generación de electricidad es un dispositivo especial llamado motor Stirling. Dentro de un cilindro especial con un pistón hay un gas o líquido. Con el calentamiento externo, el volumen de líquido o gas aumenta, el pistón se mueve y hace que el generador funcione a su vez. Además, el gas o el líquido, al pasar por el sistema de tuberías, se enfría y hace retroceder el pistón. Esta es una descripción bastante aproximada, pero deja claro cómo funciona este motor.

Opción #4 - planta de biogás

Durante el procesamiento anaeróbico de los desechos orgánicos, se libera el llamado biogás. El resultado es una mezcla de gases compuesta por metano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. El generador de biogás consta de:

• tanque sellado;
• barrena para mezclar residuos orgánicos;
• tubería de derivación para descargar la masa gastada de desechos;
• cuellos para llenar desechos y agua;
• tubería a través de la cual fluye el gas resultante.

A menudo, un tanque de procesamiento de desechos no se coloca en la superficie, sino en el espesor del suelo. Para evitar fugas del gas resultante, se hace completamente sellado. Al mismo tiempo, debe recordarse que en el proceso de liberación de biogás, la presión en el tanque aumenta constantemente, por lo que el gas debe extraerse del tanque con regularidad. Además del biogás, como resultado del procesamiento, se obtiene un excelente fertilizante orgánico, útil para el cultivo de plantas.

El dispositivo y las reglas de funcionamiento de un generador de gas de este tipo están sujetos a mayores requisitos de seguridad, ya que el biogás es peligroso de inhalar y puede explotar. Sin embargo, en varios países del mundo, por ejemplo, en China, este método de obtención de energía está bastante extendido.

El diseño de un generador de biogás es muy simple, pero se debe tener cierto cuidado durante su funcionamiento, ya que el biogás es una sustancia combustible peligrosa para la salud.

La composición y cantidad de biogás obtenido de los residuos depende del sustrato. La mayor parte del gas se obtiene al utilizar grasa, cereales, glicerina técnica, hierba fresca, ensilado, etc. Normalmente, se carga en el depósito una mezcla de residuos animales y vegetales, a la que se añade un poco de agua. En verano, se recomienda aumentar la humedad de la masa a 94-96%, y en invierno, 88-90% de humedad es suficiente. El agua suministrada al tanque de desechos debe calentarse a 35-40 grados, de lo contrario, los procesos de descomposición se ralentizarán. Para mantener el calor, se monta una capa de material aislante térmico en el exterior del tanque.

Siempre me pareció que la energía alternativa es demasiado cara en términos de inversión, pero lograste convencerme. Por un lado, es difícil ensamblar manualmente los accesorios necesarios (no lo he probado personalmente, no puedo juzgar). Por otro lado, si todo se puede hacer correctamente, una fuente de energía alternativa se pagará sola de todos modos. Ahora la electricidad cuesta mucho dinero. Pero, creo que la energía alternativa solo se puede instalar en una casa particular, porque. en la ciudad - servicios de supervisión (no recuerdo el nombre) - no lo verán con mucha aprobación - incluso pueden ser multados.Yo mismo vivo en la ciudad y no hay forma de probar esas cosas.

Si combina todos los tipos de producción de energía alternativa, entonces tal vez esto reduzca significativamente los costos de energía e incluso algún día pague su construcción. A juzgar por el artículo, no es tan difícil ensamblar una fuente de energía alternativa, pero aún requiere algunas habilidades. Si considera instalar paneles solares en el techo y, además de ellos, una turbina eólica, puede obtener una fuente de energía casi universal en cualquier clima. Y si agrega biogás, en general habrá belleza. Sin embargo, todos estos métodos son buenos solo para la estación cálida (bueno, u otoño, cuando hay un fuerte viento), pero en invierno el sol no es frecuente, el viento también. ¿Cómo ser en este caso?