Альтернативные источники энергии: обзор технологий

Самодельная гидроэлектростанция

При наличии на участке ручья или водоёма с плотиной дополнительным источником альтернативной электроэнергии станет самодельная гидроэлектростанция. В основе устройства лежит водяное колесо, а мощность будет зависеть от скорости течения воды. Материалы для изготовления генератора и колеса можно взять от автомобиля, а обрезки уголка и металла найдутся в любом хозяйстве. Кроме этого, понадобится кусок медного провода, фанера, смола полистироловая и неодимовые магниты.

Самодельная гидроэлектростанция

Последовательность работ:

1. Делается колесо из 11 дюймовых дисков. Из стальной трубы изготавливаются лопасти (режем трубу вдоль на 4 части). Потребуется 16 лопастей. Диски стягиваются болтами, зазор между ними 10 дюймов. Лопасти привариваются сваркой.
2. Изготавливается сопло по ширине колеса. Его делают из обрезка металла, выгнув по размеру и соединив сваркой. Сопло настраивают по высоте. Это позволит отрегулировать водяной поток.
3. Сваривается ось.
4. Устанавливается колесо на ось.
5. Делается обмотка, заливаются смолой катушки – статор готов. Собираем генератор. Из фанеры изготавливается шаблон. Устанавливают магниты.
6. Генератор защищают металлическим крылом от водяных брызг.
7. Колесо, ось и крепежи с соплом покрывают краской для защиты металла от коррозии и эстетического удовольствия.
8. Регулировкой сопла добиваются наибольшей мощности.

Самодельные устройства не требуют больших капиталовложений и производят энергию бесплатно. Если совместить несколько видов альтернативных источников, то такой шаг ощутимо снизит расходы на электроэнергию. Для сбора агрегата понадобятся только умелые руки и ясная голова.

Тепловая электроэнергетика

Самая распространенная отрасль энергетики в России. Тепловые электростанции в стране производят более 1000 МВт, используя в качестве перерабатываемого сырья уголь, газ, нефтепродукты, сланцевые залежи и торф. Вырабатываемая первичная энергия в дальнейшем преобразуется в электричество. Технологически у таких станций масса преимуществ, которые и обуславливают их популярность. К ним можно отнести нетребовательность к условиям эксплуатации и легкость технической организации рабочего процесса.

Объекты тепловой энергетики в виде конденсационных сооружений и теплоэлектроцентралей могут возводиться прямо в районах добычи расходного ресурса или местах нахождения потребителя. Сезонные колебания никак не влияют на стабильность функционирования станций, что делает такие источники энергии надежными. Но есть и недостатки у ТЭС, к которым можно отнести применение исчерпаемых топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, необходимость подключения больших объемов трудовых ресурсов и др.

Тепловые насосы

Самое универсальное альтернативное отопление частного дома – установка тепловых насосов. Они работают по известному всем принципу холодильника, отбирая тепло у более холодного тела и отдавая в отопительной системе.

Состоит сложная на первый взгляд схема из трех устройств: испаритель, теплообменник и компрессор. Вариантов реализации тепловых насосов огромное множество, но наиболее востребованными считаются:

Самый дешевый вариант реализации – «воздух-воздух». По сути он напоминает классическую сплит-систему, однако электроэнергия затрачивается лишь на перекачивание тепла с улицы в дом, а не на обогрев воздушных масс. Это способствует экономии средств, при этом прекрасно обогревая дом на протяжении всего года.

КПД систем очень высок. На 1 кВт электроэнергии можно получить до 6-7 кВт тепла. Современные инверторы прекрасно работают даже при температурах -25 градусов и ниже.

«Воздух-вода» – одна из распространенных реализаций теплового насоса, у которой роль теплообменника играет змеевик большой площади, установленный на открытой местности. Дополнительно он может обдуваться вентилятором, заставляя остывать воду внутри.

Такие установки характеризуются более демократичной стоимостью и простым монтажом. Но они способны работать с высоким КПД исключительно при температурах от +7 до +15 градусов. Когда столбик опускается до отрицательной отметки, эффективность падает.

Самой универсальной реализацией теплового насоса является «грунт-вода». Она не зависит от климатической зоны, так как непромерзающий на протяжении всего года слой почвы имеется повсюду.

В данной схеме трубы погружаются в землю на глубину, где на протяжении всего года температура удерживается на уровне 7-10 градусов. Коллекторы могут располагаться вертикально и горизонтально. В 1-ом случае предстоит бурить несколько очень глубоких скважин, во втором – укладывать змеевик на определенной глубине.

Недостаток очевиден. сложные монтажные работы, которые потребуют высоких финансовых вложений. Прежде чем решаться на подобный шаг, следует посчитать экономическую выгоду. В районах с непродолжительными теплыми зимами стоит подумать и других вариантах альтернативного отопления частных домов. Еще одно ограничение – необходимо большая свободная площадь – до нескольких десятков кв. м.

Реализация теплового насоса «вода-вода» практически ничем не отличается от предшествующей, однако трубы коллектора прокладываются в грунтовых водах, незамерзающих на протяжении года, или близлежащем водоеме. Она обходится дешевле за счет следующих преимуществ:

• Максимальная глубина бурения скважины – 15 м
• Можно обойтись 1-2 погружными насосами

Котлы, работающие на биологическом топливе

Если нет желания и возможности обустраивать сложную систему, состоящую из труб в земле, солнечных модулей на крыше, можно заменить классический котел моделью, которая работает на биологическом топливе. Для них необходимы:

Подобные установки рекомендуется устанавливать совместно с рассмотренными ранее альтернативными источниками. В ситуациях, когда один из отопительных приборов не работает, можно будет воспользоваться вторым.

Принимая решение об установке и последующей эксплуатации альтернативных источников получения тепловой энергии, необходимо ответить на вопрос: как быстро они окупятся? Безусловно, рассмотренные системы обладают преимуществами, среди которых:

• Стоимость получаемой энергии меньше, чем при использовании традиционных источников
• Высокий КПД

Однако следует помнить о высоких первоначальных материальных затратах, которые могут достигать десятка тысяч долларов. Монтаж подобных установок назвать простым нельзя, поэтому проведение работ доверяется исключительно профессиональной бригаде, которая способна предоставить гарантию на результат.

Востребованность приобретает альтернативное отопление частного дома, которое становится более выгодным на фоне дорожающих традиционных источников тепловой энергии. Однако прежде чем начинать переоборудовать текущую отопительную систему, необходимо все рассчитать, рассмотрев каждый из предлагаемых вариантов.

Отказываться от традиционного котла также не рекомендуется. Его необходимо оставить и в определенных ситуациях, когда альтернативное отопление не выполняет своих функций, останется возможность согреть свой дом и не замерзнуть

2 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:

1. 1. Генератор. Его роль может выполнять мотор от стиральной машины. Для этого достаточно лишь немного видоизменить его.
2. 2. Мультипликатор.
3. 3. Преобразователь напряжения.
4. 4. Аккумулятор. Также потребуется регулятор уровня его заряда.

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

Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.

Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:

• Воздуха;
• Воды;
• Земли.

Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным. В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха. Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.

То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.

Отходы в доходы: биогазовые установки

Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.

Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа

Коротко о технологии

Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.

Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

Принципиальная схема биогазовых установок

В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C. Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.

Немного о конструкциях

Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.

Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.

Схема бункерной биогазовой установки

Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью  — порядка 15-20%  пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.

Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.

Почему выгодно использовать альтернативные источники энергии

Зеленая энергетика в нашей стране получила сегодня большую популярность и активно развивается властями и самими жителями государства. Такое название она получила ввиду активного использования природных ресурсов, которые в большинстве своем оказываются неисчерпаемыми: солнечный свет, ветер, грунтовые воды. Достаются нам эти ресурсы совершенно бесплатно и на протяжении всей жизни. Следовательно, получаемая энергия обходится максимально дешево. 

Мы рассмотрели информацию вкратце, но, чтобы понимать, зачем обустраивать альтернативные источники энергии своими руками или с помощью специалистов, преимущества такого решения следует изучить более детально:

широкий выбор способов получения тепловой и электрической энергии. У вас есть возможность выбрать тот, который идеально подходит по стоимости, простоте реализации, удобству эксплуатации, а также продолжительности применения. Например, как мы говорили выше, тепловые насосы и солнечные коллекторы часто рассчитаны на использование исключительно в теплое время года. Солнечные батареи будут обеспечивать энергией в достаточном количестве и круглогодично, а биогазовые установки станут прекрасным решением для крупных хозяйств и ферм;
полностью бесплатное сырье. Ветер, солнце, грунтовые воды – это мы получаем бесплатно. Следовательно, платить придется только за оборудование. Но в дальнейшем оно окупает себя очень быстро, ввиду чего наблюдается заметная экономия. Именно финансовая доступность становится главным моментом, из-за которого продолжают активно развивать и совершенствовать зеленую энергетику;

возможность обустроить альтернативное отопление своими руками. В данном случае мы говорим о солнечных батареях. Их несложно собрать, зная последовательность работ, имея базовые знания в этой области. Это оптимальное решение для частного дома, которое позволит производить копеечную по стоимости энергию, используя ее для отопления и подогрева воды. Также в быту часто применяют солнечные коллекторы, которые тоже легко сконструировать самостоятельно;

экологическая безопасность. Рассмотренные выше установки и системы не загрязняют окружающую среду

Это важное преимущество, если учесть нынешнее состояние экологии.

 Мы рассмотрели основные альтернативные источники тепла, которые можно сделать своими руками или заказать в специализированных организациях. Чтобы понимать, какой вариант выбрать для отопления дома и его снабжения горячей водой, необходимо учесть шесть моментов:

Учитывая перечисленные моменты, вы легко определитесь с оптимальным решением. Если есть сомнения, проконсультируйтесь с работниками специализированной фирмы.

Альтернативные источники энергии для частного дома своими руками

Когда не помогает технический прогресс, человечество начинает задумываться о природных источниках необходимой энергии, благодаря которым можно обогреть и осветить свой дом. Вот основные из них:

Рассмотрим идею создания генератора из биоотходов. Действие его будет аналогично природному газу: отходы помещают в закрытую емкость, в результате их разложения выделяются метан и сероводород с углекислотой. Такие источники энергии используются на животноводческих фермах, и тем, кто желает перенять опыт, необходимо либо иметь собственное хозяйство, либо регулярно получать его отходы, и где-то их хранить. Хозяйством занимаются многие, у кого есть частные дома (например, держат кур), так что попробовать вполне можно.

Для создания генератора нужна емкость, которая будет герметично закрываться. В ней должен быть смонтирован специальный шнек для того, чтобы перемешивать отходы. Также, помимо отверстия для загрузки биоматериала, необходима трубка для отвода газа и штуцер для выемки отработанных отходов. Кстати, их можно использовать для удобрения земли и получения хорошего урожая. Повторюсь, что герметичность емкости крайне обязательна, иначе никакой энергии создать не получится. Если емкость не будет использоваться постоянно, то в ней нужен будет еще и клапан для сброса давления.

Итак, подберите размер емкости в зависимости от того, какое количество биоматериала вы планируете использовать. Выберите место для установки конструкции. Имейте в виду, что 1 тонна отходов ориентировочно дает 100 кубов газа. Дабы процесс развивался более динамично – необходимо организовать подогрев емкости. Для этого вам понадобится либо змеевик, либо установка ТЭНа. Бактерии, содержащиеся в отходах, становятся активными при нагревании.

Когда емкость нагреется до нужной температуры – подогрев должен отключиться автоматически. Газ, который получится при этом, преобразовывается в электричество через газовый генератор.

Чтобы использовать энергию ветра, также понадобится генератор, аккумулятор с контроллером для измерения уровня заряда и преобразователь напряжения. Все схемы ветрогенераторов работают по единому принципу. На собранную раму крепятся поворотный узел, лопасти и генератор на станине. Затем монтируется лопата с пружинной стяжкой. Генератор соединяют с поворотным узлом и устанавливают токосъемник. Далее провода подводят к батарее

При выборе пропеллера обратите внимание на его диаметр: от этой величины зависит, какое количество лопастей будет оптимальным для вашего ветрогенератора, и собственно – какое количество энергии он сможет генерировать

Как вы видите, ничего сложного в монтаже и установке генераторов электроэнергии нет. Необходима, конечно, определенная сноровка, но чего не сделаешь в целях экономии средств! Помните только, что источники энергии (биоотходы и ветер) также должны быть постоянными.

Следующий вид альтернативного источника энергии – тепловой насос. Его устройство сложнее, а монтаж более затратный, поскольку предполагает бурение скважин на участке. Поэтому вряд ли он подойдет неискушенному владельцу загородного дома. Кроме того, будет необходим еще и водоем.

Остановимся лучше кратко на солнечных батареях. Их собрать немного проще, потому, что можно купить готовые фотоэлементы. На них есть отметки о мощности в вольт-амперах, поэтому вы сможете рассчитать, какое количество фотоэлементов вам необходимо.

Чтобы собрать корпус солнечной батареи вам понадобится лист фанеры. К нему вы прибьете деревянные рейки и просверлите отверстия для вентиляции. Внутрь необходимо поместить лист ДВП, на котором будет размещена уже готовая (спаянная) цепь фотоэлементов. Останется только проверить работоспособность цепи и прикрутить оргстекло. Вот, пожалуй, и все.

Особенности

Конечно, осуществить установку альтернативной отопительной системы могут в основном только жители частных домов. Как альтернатива газу чаще всего используется водяная отопительная система. А также существуют и другие решения, которые будут рассмотрены ниже. В любом случае следует отметить, что любая альтернативная система обойдется владельцу все равно выгодней, чем централизованный вариант. Конечно, сначала будут затрачены серьезные ресурсы на установку и монтаж, но со временем данная система точно себя окупит.

Отопительные механизмы в зависимости от того, как в них присоединяются приборы, делятся на две категории.

• Двухтрубные. Особенность заключается в том, что идет подключение отдельно к подающей и отдельно к обратной магистрали, а все радиаторы подключаются к трубам по последовательной схеме, что позволяет поставлять тепловой носитель через одну трубу, а осуществлять его вывод, после того, как он отдал тепло – через другую.
• Однотрубные. Этот вариант предполагает подключение приборов последовательного характера, благодаря чему подача и вывод теплового носителя осуществляется из одной трубы.

Следует отметить, что перечисленные виды отопительных механизмов могут быть как с верхним, так и с нижним вариантом разводки. Во втором случае прокладка трубы, по которой будет идти подача, будет располагаться с верхней стороны приборов приема, а в первом – снизу.

Лифт в Лувре (Париж, Франция)

Гидравлический лифт в пирамиде Лувра является уникальным творением современных инженеров (Париж, Франция).

Крупнейший художественный музей мира Лувр не нуждается в представлении, хотя помимо шедевров величайших творцов и оформлением интерьера можно бесконечно любоваться… лифтом

Казалось бы, как тривиальный инженерный объект может привлекать к себе особое внимание, но не торопитесь с выводами, ведь это Лувр

Диковинкой стал и гидравлический лифт, не имеющий привычной шахты и кабины. Бесшумно вырастая в холле музея, он действительно являет собой феерическое зрелище. Открытая площадка с панорамным обзором позволяет поднять посетителей не только переместиться на нужный уровень, но и дает возможность заглянуть в некоторые выставочные залы.

Что такое альтернативное отопление частного дома

Альтернативное отопление представляет собой способы и системы теплоподачи для частного дома, дающие возможность не использовать газ или электрическую энергию. Как правило, источники тепла в этом контексте – бесплатные ресурсы природы, доступные каждому из нас. Например, такие, как солнце и ветер.

Почему это выгодно:

• Для обогрева помещения используются такие тепловые источники, которые не требуют оплаты счетов от поставщиков;
• На создание установок работающих с ветром или солнцем уйдет меньше денежных трат, чем на обустройство привычных отопительных систем;
• Повышение цен на коммунальные блага никак не отразится на использовании альтернативы обогрева жилья.

Впрочем, альтернатива электрическому или газовому обогреву не только экономически выгодна, но и еще экологична, так как в процессе работы не сжигается древесина или иное топливо.

Энергия из ветра

Наши предки давно научились применять энергию ветра для своих нужд. В принципе, с тех пор конструкция почти не изменилась. Только жернова сменил привод генератора, преобразующий энергию вращающихся лопастей в электричество.

Для изготовления генератора понадобятся следующие детали:

• генератор. Некоторые используют мотор от стиральной машинки, слегка преобразовав ротор;
• мультипликатор;
• аккумулятор и контроллер его заряда;
• преобразователь напряжения.

Ветрогенератор Существует множество схем самодельных ветрогенераторов. Все они комплектуются по одному принципу.

1. Собирается рама.
2. Устанавливается поворотный узел. За ним монтируются лопасти и генератор.
3. Монтируют боковую лопату с пружинной стяжкой.
4. Генератор с пропеллером крепится на станину, затем её устанавливают на раму.
5. Подсоединяют и соединяют с поворотным узлом.
6. Устанавливают токосъёмник. Соединяют его с генератором. Провода подводят к батарее.

Совет. От диаметра пропеллера будет зависеть число лопастей, а также количество генерируемого электричества.

Энергия биотоплива: применение биогазовых установок

Биогазовые установки – это один из эффективных способов обеспечения качественного отопления и горячего водоснабжения дома. Работает оборудование на пищевых отходах и продуктах отходов жизнедеятельности домашнего скота, птицы. Полученный биогаз можно применять сразу по назначению или сжигать в газогенераторе, чтобы получить электроэнергию.

Главным преимуществом биогазовых установок принято считать доступность в эксплуатации. Большинство владельцев частных домов имеет свое хозяйство, благодаря которому недостатка в сырье не возникнет.

Рассмотрим принцип работы оборудования. Сырье, например, навоз, помещается в специальную емкость, где без доступа кислорода нагревается на водяной бане для запуска процессов брожения в результате размножения бактерий. Чтобы брожение шло активнее, смесь нужно периодически перемешивать. Делать это можно вручную или с применением специальной электрической мешалки. Если создать идеальные условия переработки навоза и соблюдать технологию, из 4-5 литров исходного сырья удастся получить примерно литр биогаза.

Газ осушается и подается на горелки, газогенератор для переработки и получения электроэнергии.

Биогазовые установки – тоже неплохое решение, особенно для домовладений со скотом и птицей. Сложность заключается только в обустройстве системы, необходимости участия человека в процессе ее эксплуатации.