Направи си сам алтернативна енергия за дома: преглед на най-добрите екотехнологии

Запасите от природни горива не са неограничени, а цените на енергията постоянно растат.Съгласете се, би било хубаво да използвате алтернативни източници на енергия вместо традиционните, за да не зависи от доставчиците на газ и електроенергия във вашия регион. Но не знаете откъде да започнете?

Ще ви помогнем да разберете основните източници на възобновяема енергия - в този материал разгледахме най-добрите екотехнологии. Алтернативната енергия може да замени конвенционалните източници на енергия: можете да създадете много ефективна инсталация за нейното производство със собствените си ръце.

Нашата статия обсъжда прости методи за сглобяване на термопомпа, вятърен генератор и слънчеви панели и избира фото илюстрации на отделни етапи от процеса. За по-голяма яснота материалът е снабден с видеоклипове за производството на екологични инсталации.

Популярни източници на възобновяема енергия

„Зелените технологии“ ще намалят значително разходите на домакинствата чрез използването на практически безплатни източници.

От древни времена хората са използвали механизми и устройства в ежедневието, чието действие е насочено към превръщане на природните сили в механична енергия. Ярък пример за това са водните и вятърните мелници.

С появата на електричеството наличието на генератор направи възможно преобразуването на механичната енергия в електрическа.

Водната мелница е предшественик на автоматичната помпа, която не изисква присъствието на човек за извършване на работата. Колелото се върти спонтанно под натиска на водата и независимо изтегля вода

Днес значително количество енергия се генерира именно от вятърни комплекси и водноелектрически централи. В допълнение към вятъра и водата, хората имат достъп до такива източници като биогоривата, енергията на земните недра, слънчевата светлина, енергията на гейзерите и вулканите и силата на приливите и отливите.

Следните устройства се използват широко в ежедневието за генериране на възобновяема енергия:

• Слънчеви панели.
• Термопомпи.
• Вятърни генератори за дома.

Високата цена както на самите устройства, така и на монтажните работи спира много хора да получават привидно безплатна енергия.

Изплащането може да достигне 15-20 години, но това не е причина да се лишавате от икономически перспективи. Всички тези устройства могат да бъдат направени и инсталирани независимо.

Когато избирате източник на алтернативна енергия, трябва да се съсредоточите върху неговата наличност, тогава максималната мощност ще бъде постигната с минимални инвестиции

Домашни слънчеви панели

Готовият слънчев панел струва много пари, така че не всеки може да си позволи закупуването и инсталирането му. Като направите сами панела, разходите могат да бъдат намалени 3-4 пъти.

Преди да започнете да изграждате слънчев панел, трябва да разберете как работи всичко.

Принципът на работа на слънчевата система за захранване

Разбирането на целта на всеки елемент от системата ще ви позволи да си представите нейната работа като цяло.

Основните компоненти на всяка соларна система за захранване:

• Слънчев панел. Това е комплекс от елементи, свързани в едно цяло, което превръща слънчевата светлина в поток от електрони.
• Батерии. един батерия батерииняма да продължи дълго, така че системата може да има до дузина такива устройства. Броят на батериите се определя от консумираната мощност. Броят на батериите може да бъде увеличен в бъдеще чрез добавяне на необходимия брой слънчеви панели към системата;
• Слънчев контролер за зареждане. Това устройство е необходимо, за да се осигури нормално зареждане на батерията. Основната му цел е да предотврати повторно зареждане на батерията.
• Инвертор. Устройство, необходимо за преобразуване на ток. Батериите осигуряват ток с ниско напрежение, а инверторът го преобразува в ток с високо напрежение, необходим за функционалност - изходна мощност.За дома ще бъде достатъчен инвертор с изходна мощност от 3-5 kW.

Основната характеристика на слънчевите панели е, че не могат да генерират ток с високо напрежение. Отделен елемент от системата е в състояние да генерира ток от 0,5-0,55 V. Една слънчева батерия е в състояние да произведе ток от 18-21 V, което е достатъчно за зареждане на 12-волтова батерия.

Ако е по-добре да закупите готови инвертор, батерии и контролер за зареждане, тогава е напълно възможно сами да направите слънчеви панели.

Висококачественият контролер и правилното свързване ще помогнат за поддържане на функционалността на батериите и автономността на цялата слънчева станция като цяло възможно най-дълго

Изработка на слънчева батерия

За да направите батерия, трябва да закупите слънчеви фотоклетки на базата на моно- или поликристали. Трябва да се има предвид, че срокът на експлоатация на поликристалите е значително по-малък от този на монокристалите.

В допълнение, ефективността на поликристалите не надвишава 12%, докато тази цифра за монокристалите достига 25%. За да направите един слънчев панел трябва да закупите поне 36 такива елемента.

Слънчева батерия се сглобява от модули. Всеки битов модул включва 30, 36 или 72 бр. елементи, свързани последователно с източник на захранване с максимално напрежение около 50 V

Стъпка #1 - Сглобяване на корпуса на соларния панел

Работата започва с производството на тялото, това ще изисква следните материали:

• Дървени блокове
• Шперплат
• Плексиглас
• Фазер

Необходимо е да изрежете дъното на корпуса от шперплат и да го поставите в рамка, изработена от пръти с дебелина 25 mm. Размерът на дъното се определя от броя на соларните фотоклетки и техния размер.

По целия периметър на рамката трябва да се пробият отвори с диаметър 8-10 mm в пръти на стъпки от 0,15-0,2 m. Те са необходими, за да предотвратят прегряване на акумулаторните клетки по време на работа.

Правилно направените отвори със стъпка 0,15-0,20 m ще предпазят елементите на слънчевия панел от прегряване и ще осигурят стабилна работа на системата

Стъпка №2 - свързване на елементите на слънчевия панел

Според размера на кутията е необходимо да изрежете субстрата за соларни клетки от фазер с канцеларски нож. При монтажа е необходимо да се предвиди и наличието на вентилационни отвори, подредени на всеки 5 cm квадратно-гнездово. Готовото тяло трябва да бъде боядисано и изсушено два пъти.

Слънчевите клетки трябва да се поставят с главата надолу върху субстрат от фиброкартон и да се окабеляват. Ако готовите продукти вече не са оборудвани със запоени проводници, тогава работата е значително опростена. Процесът на разпояване обаче трябва да се извърши във всеки случай.

Трябва да се помни, че връзката на елементите трябва да бъде последователна. Първоначално елементите трябва да бъдат свързани в редове и едва след това готовите редове трябва да бъдат комбинирани в комплекс чрез свързване към тоководещи шини.

След завършване елементите трябва да бъдат обърнати, положени според очакванията и фиксирани на място със силикон.

Всеки от елементите трябва да бъде надеждно фиксиран към основата с помощта на лента или силикон, което ще избегне нежелана повреда в бъдеще.

След това трябва да проверите изходното напрежение. Приблизително трябва да бъде в диапазона 18-20 V. Сега батерията трябва да работи няколко дни и да се провери способността за зареждане на батериите.Само след проверка на производителността фугите се запечатват.

Стъпка #3 - сглобяване на захранващата система

След като се убедите в безупречната му функционалност, можете да сглобите захранващата система. Входните и изходните контактни проводници трябва да бъдат изведени навън за последващо свързване на устройството.

Трябва да се изреже капак от плексиглас и да се закрепи със самонарезни винтове към страните на кутията през предварително пробити отвори.

Вместо слънчеви клетки, за направата на батерия може да се използва диодна верига с диоди D223B. Панел от 36 диода, свързани последователно, може да достави 12 V.

Диодите трябва първо да се накиснат в ацетон, за да се премахне боята. В пластмасовия панел трябва да се пробият дупки, да се поставят диоди и да се окабелят. Готовият панел трябва да бъде поставен в прозрачен корпус и запечатан.

Правилно ориентираните и монтирани соларни панели осигуряват максимална слънчева енергийна ефективност и системата е лесна и лесна за поддръжка.

Основни правила за инсталиране на соларен панел

Ефективността на цялата система до голяма степен зависи от правилното инсталиране на слънчевата батерия.

Когато инсталирате, трябва да имате предвид следните важни параметри:

1. Засенчване. Ако батерията се намира в сянката на дървета или по-високи конструкции, тя не само няма да функционира нормално, но може и да се повреди.
2. Ориентация. За да увеличите максимално слънчевата светлина върху фотоклетките, батерията трябва да бъде насочена към слънцето. Ако живеете в северното полукълбо, тогава панелът трябва да е ориентиран на юг, но ако живеете в южното полукълбо, тогава обратното.
3. Наклон. Този параметър се определя от географското местоположение. Експертите препоръчват инсталирането на панела под ъгъл, равен на географската ширина.
4. Наличност. Необходимо е постоянно да следите чистотата на предната страна и да отстранявате слоя прах и мръсотия своевременно. А през зимата панелът трябва периодично да се почиства от натрупания сняг.

Препоръчително е при работа на соларния панел ъгълът на наклона да не е постоянен. Устройството ще работи максимално само ако слънчевите лъчи са директно насочени към капака му.

През лятото е по-добре да го поставите под наклон от 30º спрямо хоризонта. През зимата се препоръчва да се повдигне и монтира на 70º.

Редица индустриални версии на слънчеви панели включват устройства за проследяване на движението на слънцето. За домашна употреба можете да помислите и да осигурите стойки, които ви позволяват да променяте ъгъла на панела

Термопомпи за отопление

Термопомпите са едно от най-авангардните технологични решения за получаване алтернативна енергия за вашия дом. Те са не само най-удобните, но и екологични.

Тяхната експлоатация ще намали значително разходите, свързани с плащането на охлаждане и отопление на помещенията.

Класификация на термопомпи

Класифицирам термопомпите по броя на кръговете, източника на енергия и метода на нейното получаване.

В зависимост от крайните нужди, термопомпите могат да бъдат:

• Едно-, дву- или трикръгови;
• Едно- или двукондензаторни;
• С възможност за отопление или с възможност за отопление и охлаждане.

В зависимост от вида на енергийния източник и метода за получаването му се разграничават следните термопомпи:

• Почва - вода. Използват се в зони с умерен климат с равномерно нагряване на земята, независимо от времето на годината. За монтаж се използва колектор или сонда в зависимост от вида на почвата. Пробиването на плитки кладенци не изисква получаване на разрешителни.
• Въздух - вода. Топлината се акумулира от въздуха и се насочва за загряване на вода. Инсталацията ще бъде подходяща в климатични зони със зимни температури не по-ниски от -15 градуса.
• Вода - вода. Инсталацията се определя от наличието на водни тела (езера, реки, подземни води, кладенци, утаителни резервоари). Ефективността на такава термопомпа е много впечатляваща, което се дължи на високата температура на източника през студения сезон.
• Водата е въздух. При тази комбинация същите резервоари действат като източник на топлина, но топлината се предава директно на въздуха, използван за отопление на помещенията чрез компресор. В този случай водата не действа като охлаждаща течност.
• Почвата е въздух. В тази система топлопроводникът е почвата. Топлината от земята се пренася във въздуха чрез компресора. Като енергийни носители се използват незамръзващи течности. Тази система се счита за най-универсалната.
• Въздух - въздух. Работата на тази система е подобна на работата на климатик, способен да отоплява и охлажда стая.Тази система е най-евтината, тъй като не изисква изкопни работи или полагане на тръбопроводи.

Когато избирате вида на източника на топлина, трябва да се съсредоточите върху геологията на обекта и възможността за безпрепятствени изкопни работи, както и наличието на свободно пространство.

Ако има недостиг на свободно пространство, ще трябва да изоставите източници на топлина като земя и вода и да вземете топлина от въздуха.

Ефективността на системата и разходите за нейното инсталиране до голяма степен зависят от правилния избор на типа термопомпа.

Принцип на работа на термопомпа

Принципът на работа на термопомпите се основава на използването на цикъла на Карно, който в резултат на рязко компресиране на охлаждащата течност осигурява повишаване на температурата.

Повечето климатични устройства с компресор (хладилник, фризер, климатик) работят на същия принцип, но с обратен ефект.

Основният работен цикъл, който се изпълнява в камерите на тези агрегати, има обратен ефект - в резултат на рязко разширение се получава стесняване на хладилния агент.

Ето защо един от най-достъпните методи за производство на термопомпа се основава на използването на отделни функционални възли, използвани в оборудването за контрол на климата.

И така, домакински хладилник може да се използва за направата на термопомпа. Неговият изпарител и кондензатор ще играят ролята на топлообменници, премахвайки топлинната енергия от околната среда и насочвайки я директно към нагряване на охлаждащата течност, която циркулира в отоплителната система.

Нискокачествената топлина от почвата, въздуха или водата, заедно с охлаждащата течност, навлиза в изпарителя, където се превръща в газ и след това се компресира допълнително от компресора, което води до още по-висока температура

Сглобяване на термопомпа от скрап материали

Използвайки стари домакински уреди или по-скоро техните отделни компоненти, можете сами да сглобите термопомпа. Нека да разгледаме как може да стане това по-долу.

Стъпка №1 - подгответе компресора и кондензатора

Работата започва с подготовката на компресорната част на помпата, чиито функции ще бъдат възложени на съответния модул на климатика или хладилника. Това устройство трябва да бъде закрепено с меко окачване на една от стените на работното помещение, където ще бъде удобно.

След това трябва да направите кондензатор. 100-литров резервоар от неръждаема стомана е идеален за това. Трябва да инсталирате намотка в него (можете да вземете готова медна тръба от стар климатик или хладилник.

Подготвеният резервоар трябва да бъде нарязан по дължина на две равни части с мелница - това е необходимо за инсталиране и закрепване на намотката в тялото на бъдещия кондензатор.

След монтиране на бобината в една от половините, двете части на резервоара трябва да бъдат свързани и заварени заедно, така че да се образува затворен резервоар.

За направата на кондензатора е използван 100-литров резервоар от неръждаема стомана, с помощта на мелница той се нарязва наполовина, монтира се намотка и се извършва обратно заваряване.

Моля, имайте предвид, че при заваряване трябва да използвате специални електроди и дори по-добре да използвате заваряване с аргон, само той може да осигури максимално качество на шева.

Стъпка 2 - изработване на изпарител

За да направите изпарител, ще ви е необходим запечатан пластмасов резервоар с обем 75-80 литра, в който ще трябва да поставите намотка, изработена от тръба с диаметър ¾ инча.

За да направите намотка, достатъчно е да увиете медна тръба около стоманена тръба с диаметър 300-400 mm, последвано от фиксиране на завоите с перфориран ъгъл

В краищата на тръбата трябва да се изрежат резби, за да се осигури впоследствие връзка с тръбопровода. След като монтажът приключи и уплътнението е проверено, изпарителят трябва да бъде закрепен към стената на работното помещение с помощта на скоби с подходящ размер.

По-добре е да поверите завършването на монтажа на специалист. Докато част от сглобяването може да се извърши сами, запояването на медните тръби и изпомпването на хладилния агент трябва да се извършват от професионалист. Сглобяването на основната част на помпата завършва със свързването на нагревателни батерии и топлообменник.

Трябва да се отбележи, че тази система е с ниска мощност. Затова ще бъде по-добре, ако термопомпата стане допълнителна част от съществуващата отоплителна система.

Стъпка #3 - подреждане и свързване на външно устройство

Най-добрият източник на топлина е водата от кладенец или сондаж. Никога не замръзва и дори през зимата температурата му рядко пада под +12 градуса. Ще е необходимо да се монтират два такива кладенеца.

Водата ще се изтегля от един кладенец и след това ще се подава към изпарителя.

Енергията на подземните води може да се използва целогодишно. Температурата му не се влияе от климатичните условия и сезоните

След това отпадъчните води ще бъдат заустени във втория кладенец. Остава само да се свърже всичко към входа на изпарителя, към изхода и да се запечата.

По принцип системата е готова за работа, но за нейната пълна автономност ще е необходима система за автоматизация, която контролира температурата на движещата се охлаждаща течност в отоплителните кръгове и налягането на фреона.

Първо можете да се справите с обикновен стартер, но трябва да се отбележи, че стартирането на системата след изключване на компресора може да се извърши за 8-10 минути - това време е необходимо за изравняване на налягането на фреона в системата.

Проектиране и използване на вятърни генератори

Вятърната енергия е използвана от нашите предци. От онези далечни времена по принцип нищо не се е променило.

Единствената разлика е, че мелничните камъни на мелницата са заменени от генератор и задвижване, което преобразува механичната енергия на лопатките в електрическа.

Инсталирането на вятърен генератор се счита за икономически изгодно, ако средната годишна скорост на вятъра надвишава 6 m/s.

Инсталирането е най-добре на хълмове и равнини; идеални места се считат за бреговете на реки и големи водни басейни, далеч от различни комунални услуги.

Вятърните генератори се използват за преобразуване на енергията на въздушните маси в електричество, те са най-производителни в крайбрежните райони

Класификация на вятърните генератори

Класификацията на вятърните генератори зависи от следните основни параметри:

• В зависимост от разположението на осите може да има вертикални въртелки И хоризонтална. Хоризонталният дизайн осигурява възможност за автоматично завъртане на основната част за търсене на вятър. Основното оборудване на вертикален вятърен генератор е разположено на земята, така че е по-лесно за поддръжка, докато ефективността на вертикалните перки е по-ниска.
• В зависимост от броя на остриетата се разграничават единични, двойни, тройни и многолопаткови вятърни генератори. Вятърните генератори с много лопатки се използват при ниски скорости на въздушния поток и се използват рядко поради необходимостта от инсталиране на скоростна кутия.
• В зависимост от материала, използван за направата на остриетата, остриетата могат да бъдат ветроходни и твърди. Лопатките от тип платна са лесни за производство и монтаж, но изискват честа подмяна, тъй като бързо се провалят под въздействието на резки пориви на вятъра.
• В зависимост от стъпката на винта има променлив И фиксирани стъпки. При използване на променлива стъпка е възможно да се постигне значително увеличаване на обхвата на работните скорости на вятърния генератор, но това ще доведе до неизбежно усложняване на дизайна и увеличаване на неговата маса.

Силата на всички видове устройства, които преобразуват вятърната енергия в електрически аналог, зависи от площта на лопатките.

Вятърните генератори практически не изискват класически източници на енергия, за да работят. Използването на инсталация с капацитет от около 1 MW ще спести 92 000 барела петрол или 29 000 тона въглища за 20 години

Ветрогенераторно устройство

Всяка вятърна турбина съдържа следните основни елементи:

• Остриетавъртящ се под въздействието на вятъра и осигуряващ движението на ротора;
• Генератор, който произвежда променлив ток;
• Блейд контролер, отговаря за образуването на променлив ток в постоянен ток, който е необходим за зареждане на батерии;
• Презареждащи се батерии, са необходими за акумулирането и изравняването на електрическата енергия;
• Инвертор, извършва обратното преобразуване на постоянен ток в променлив, от който работят всички домакински уреди;
• мачта, е необходимо да се повдигнат лопатките над земята, докато се достигне височината на движение на въздушните маси.

В същото време генераторът остриета, които осигуряват въртене и мачтата се считат за основните части на вятърния генератор, а всичко останало е допълнителни компоненти, които осигуряват надеждна и автономна работа на системата като цяло

Веригата на всеки дори най-прост вятърен генератор трябва да включва инвертор, контролер за зареждане и батерии

Нискоскоростен вятърен генератор от самогенератор

Смята се, че този дизайн е най-простият и достъпен за самостоятелно производство. Тя може да стане както независим източник на енергия, така и да поеме част от мощността на съществуващата електрозахранваща система.

Ако имате автомобилен генератор и батерия, всички останали части могат да бъдат направени от скрап материали.

Стъпка №1 - създаване на вятърно колело

Лопатките се считат за една от най-важните части на вятърния генератор, тъй като техният дизайн определя работата на останалите компоненти. За направата на остриета могат да се използват различни материали - плат, пластмаса, метал и дори дърво.

Ще направим остриета от канализационни пластмасови тръби. Основните предимства на този материал са ниската цена, високата устойчивост на влага и лекотата на обработка.

Работата се извършва в следния ред:

1. Дължината на острието се изчислява, а диаметърът на пластмасовата тръба трябва да бъде 1/5 от необходимия метър;
2. С помощта на мозайката тръбата трябва да се нареже по дължина на 4 части;
3. Една част ще стане шаблон за производството на всички следващи остриета;
4. След рязане на тръбата, неравностите по ръбовете трябва да бъдат обработени с шкурка;
5. Режещите се ножове трябва да бъдат фиксирани върху предварително подготвен алуминиев диск с предвиденото закрепване;
6. Освен това след модификацията трябва да прикачите генератор към този диск.

Моля, имайте предвид, че PVC тръбата не е достатъчно здрава и няма да може да издържи на силни пориви на вятъра. За производството на остриета е най-добре да използвате PVC тръба с дебелина най-малко 4 см.

Размерът на острието играе важна роля в големината на натоварването. Следователно не би било излишно да се обмисли възможността за намаляване на размера на остриетата чрез увеличаване на броя им.

Лопатките на ветрогенератора са изработени по шаблон от ¼ PVC канализационна тръба с диаметър 200 mm, нарязана по оста на 4 части

След сглобяването вятърното колело трябва да се балансира. За да направите това, трябва да го монтирате хоризонтално на статив на закрито. Резултатът от правилното сглобяване ще бъде неподвижността на колелото.

Ако възникне завъртане на остриетата, е необходимо да ги заточите с абразив, преди да балансирате структурата.

Стъпка 2 - изработка на мачта за ветрогенератор

За да направите мачта, можете да използвате стоманена тръба с диаметър 150-200 mm. Минималната дължина на мачтата трябва да бъде 7 м. Ако има препятствия за движението на въздушните маси на площадката, тогава колелото на вятърния генератор трябва да се повдигне на височина, надвишаваща препятствието с най-малко 1 m.

Колчетата за закрепване на въжетата и самата мачта трябва да бъдат бетонирани. Като кабели можете да използвате стоманен или поцинкован кабел с дебелина 6-8 mm.

Подпорите за мачта ще осигурят на вятърния генератор допълнителна стабилност и ще намалят разходите, свързани с изграждането на масивна основа; тяхната цена е много по-ниска от другите видове мачти, но е необходимо допълнително пространство за укрепване

Стъпка № 3 - преоборудване на автомобилния генератор

Модификацията се състои само в пренавиване на статорния проводник, както и производство на ротор с неодимови магнити. Първо трябва да пробиете дупките, необходими за фиксиране на магнитите в полюсите на ротора.

Монтирането на магнити се извършва с редуващи се полюси. След приключване на работата междумагнитните празнини трябва да бъдат запълнени с епоксидна смола, а самият ротор трябва да бъде опакован в хартия.

Когато пренавивате бобината, трябва да вземете предвид, че ефективността на генератора ще зависи от броя на завъртанията. Бобината трябва да бъде навита в трифазна верига в една посока.

Готовият генератор трябва да бъде тестван; резултатът от правилно извършената работа ще бъде отчитане на 30 V при 300 оборота в минута на генератора.

Преобразуваният генератор е готов за изпитване на номинално напрежение преди окончателното инсталиране на цялата нискоскоростна вятърна турбина

Стъпка # 4 - завършване на монтажа на нискоскоростния вятърен генератор

Въртящата се ос на генератора е направена от тръба с два монтирани лагера, а опашната част е изрязана от поцинкована ламарина с дебелина 1,2 мм.

Преди да прикрепите генератора към мачтата, е необходимо да направите рамка, профилната тръба е най-подходяща за това. При извършване на закрепване е необходимо да се вземе предвид, че минималното разстояние от мачтата до острието трябва да бъде повече от 0,25 m.

Под въздействието на вятърния поток лопатките и роторът се движат, което води до въртене на скоростната кутия и генериране на електрическа енергия

За да работи системата, трябва да инсталирате контролер за зареждане, батерии и инвертор след вятърния генератор.

Капацитетът на батерията се определя от мощността на вятърния генератор. Този индикатор зависи от размера на вятърното колело, броя на лопатките и скоростта на вятъра.

Изводи и полезно видео по темата

Изработка на соларен панел с пластмасова кутия, списък на материалите и ред на работа

Принцип на действие и преглед на геотермалните помпи

Преоборудване на автогенератор и изработване на нискоскоростен вятърен генератор със собствените си ръце

Отличителна черта на алтернативните източници на енергия е тяхната екологичност и безопасност.

Сравнително ниската мощност на инсталациите и тяхната връзка с определени теренни условия позволява ефективното функциониране само на комбинирани системи от традиционни и алтернативни източници.

Вашият дом използва ли алтернативни източници на енергия за топлина и електричество? Сглобявали ли сте вятърен генератор сами или сте правили слънчеви панели? Моля, споделете опита си в коментарите към нашата статия.