Năng lượng thay thế cho ngôi nhà riêng

Đối với chủ sở hữu nhà riêng, có cơ hội giảm đáng kể hóa đơn điện nước hoặc không sử dụng dịch vụ của các nhà cung cấp nhiệt, điện và gas. Bạn thậm chí có thể cung cấp một trang trại lớn, và nếu bạn muốn, hãy bán phần thặng dư. Điều này là có thật và một số đã làm được. Đối với điều này, các nguồn năng lượng thay thế được sử dụng.

Các nguồn năng lượng thay thế có thể cung cấp cho mọi nhu cầu

Bạn có thể lấy năng lượng ở đâu và ở dạng nào

Trên thực tế, năng lượng, ở dạng này hay dạng khác, thực tế ở khắp mọi nơi trong tự nhiên - mặt trời, gió, nước, đất - năng lượng ở khắp mọi nơi. Nhiệm vụ chính là giải nén nó từ đó. Nhân loại đã làm điều này hơn một trăm năm và đã đạt được kết quả tốt. Hiện tại, các nguồn năng lượng thay thế có thể cung cấp nhiệt, điện, gas, nước ấm cho ngôi nhà. Hơn nữa, năng lượng thay thế không đòi hỏi bất kỳ kỹ năng hoặc kiến ​​thức bổ sung nào. Bạn có thể làm mọi thứ cho ngôi nhà của bạn bằng chính tay của bạn. Vậy thì cái gì có thể làm được:

• Sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra điện hoặc để làm nóng nước - cho nước nóng sinh hoạt hoặc sưởi ấm ở nhiệt độ thấp (tấm thu và tấm thu năng lượng mặt trời).
• Chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng (tuabin gió).
• Sử dụng máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà, lấy nhiệt từ không khí, đất, nước (máy bơm nhiệt).
• Thu khí từ chất thải của gia súc, gia cầm (công trình khí sinh học).
  

  Năng lượng thay thế là một cách để cung cấp độc lập cho nhu cầu của chính bạn

Tất cả các nguồn năng lượng thay thế đều có khả năng đáp ứng đầy đủ nhu cầu của con người, nhưng điều này đòi hỏi vốn đầu tư quá nhiều hoặc / và diện tích quá lớn. Do đó, khôn ngoan hơn là tạo ra một hệ thống kết hợp: nhận năng lượng từ các nguồn thay thế, và nếu thiếu, hãy “lấy” năng lượng từ các mạng tập trung.

Sử dụng năng lượng mặt trời

Một trong những nguồn năng lượng thay thế mạnh mẽ nhất cho ngôi nhà là bức xạ mặt trời. Có hai kiểu lắp đặt để chuyển đổi năng lượng mặt trời:

• Tấm năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện;
• bộ thu năng lượng mặt trời làm nóng nước.
  

  Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm nóng nước hoặc tạo ra điện

Đừng nghĩ rằng việc lắp đặt chỉ hoạt động ở phía nam và chỉ vào mùa hè. Chúng cũng hoạt động tốt trong mùa đông. Trong điều kiện thời tiết quang đãng, có tuyết rơi, sản lượng năng lượng chỉ thấp hơn một chút so với mùa hè. Nếu khu vực của bạn có nhiều ngày quang đãng, bạn có thể sử dụng một công nghệ tương tự.

Tấm năng lượng mặt trời

Pin mặt trời được lắp ráp từ bộ chuyển đổi quang điện, được chế tạo trên cơ sở khoáng chất, dưới tác động của ánh sáng mặt trời, chúng sẽ phát ra các electron - tạo ra dòng điện. Đối với mục đích sử dụng riêng, bộ chuyển đổi quang điện silicon được sử dụng. Theo cấu trúc, chúng là đơn tinh thể (được tạo ra từ một tinh thể) và đa tinh thể (nhiều tinh thể). Loại đơn tinh thể có hiệu suất cao hơn (13-25% tùy thuộc vào chất lượng) và tuổi thọ dài hơn, nhưng chúng đắt hơn. Loại đa tinh thể tạo ra ít điện hơn (9-15%) và hỏng nhanh hơn, nhưng có giá thấp hơn.

Đây là một bộ chuyển quang đa tinh thể.Chúng phải được xử lý cẩn thận - chúng rất dễ vỡ (đơn tinh thể cũng vậy, nhưng không ở mức độ tương tự)

Tự làm lắp ráp pin năng lượng mặt trời không khó. Đầu tiên, bạn cần mua một lượng tế bào quang silicon nhất định (số lượng phụ thuộc vào công suất cần thiết). Thông thường, chúng được mua trên các sàn giao dịch của Trung Quốc như Aliexpress. Sau đó, thủ tục rất đơn giản:

• Làm khung (từ ván gỗ hoặc góc kim loại). Cài đặt một chất nền trên đó. Trong suốt - kính, plexiglass (polycarbonate nguyên khối) - nếu pin năng lượng mặt trời sẽ treo trên cửa sổ, và mờ (ván ép, sơn trắng), nếu bạn không lắp pin trên mái nhà.
• Kết nối các ô vào một pin (song song) bằng dây dẫn nhôm. Các dây dẫn có thể được hàn trực tiếp vào các tấm (chúng có giá cao hơn một chút) hoặc bạn phải mua riêng và sau đó tự hàn chúng.
• Pin thành phẩm phải được niêm phong. Nó được làm đầy bằng nhựa epoxy hoặc được dán bằng màng EVA đặc biệt. Khi hàn kín cần đảm bảo không có lỗ rỗng - bọt khí. Chúng làm giảm đáng kể hiệu suất của pin, vì vậy chúng tôi cẩn thận loại bỏ chúng.
  

  Đây là loại pin năng lượng mặt trời làm sẵn

Một vài lời về lý do tại sao chất nền cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời (pin) nên được sơn màu trắng. Phạm vi nhiệt độ hoạt động của tấm silicon là từ - 40 ° C đến + 50 ° C. Hoạt động ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn dẫn đến hư hỏng linh kiện nhanh chóng. Trên mái nhà, vào mùa hè, trong một khu vực kín, nhiệt độ có thể cao hơn nhiều + 50 ° C. Do đó, cần có màu trắng - để không làm silicon quá nóng.

Bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ thu năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm nóng nước hoặc không khí. Nơi để dẫn nước nóng bởi mặt trời - đến vòi cấp nước nóng hoặc hệ thống sưởi - bạn tự chọn. Chỉ có hệ thống sưởi sẽ ở nhiệt độ thấp - đối với một sàn ấm, những gì được yêu cầu. Nhưng để nhiệt độ trong nhà không phụ thuộc vào thời tiết, hệ thống phải được làm dự phòng để nếu cần thiết, một nguồn nhiệt khác được kết nối hoặc lò hơi chuyển sang nguồn năng lượng khác.

Các bộ thu năng lượng mặt trời hình ống phổ biến nhất

Có ba loại bộ thu năng lượng mặt trời: phẳng, hình ống và không khí. Phổ biến nhất là hình ống, nhưng những loại khác cũng có quyền tồn tại.

Nhựa phẳng

Hai tấm - đen và trong suốt - được kết hợp thành một thể. Giữa chúng có một đường ống dẫn bằng đồng hình con rắn. Bảng điều khiển tối phía dưới nóng lên vì mặt trời. đồng được nung nóng từ nó, và từ nó - nước đi qua mê cung. Phương pháp sử dụng các nguồn năng lượng thay thế này không phải là hiệu quả nhất, nhưng hấp dẫn vì nó rất đơn giản để thực hiện. Do đó, bạn có thể làm nóng nước trong bể bơi... Nó sẽ chỉ cần thiết để lặp lại nguồn cung cấp của nó (sử dụng một máy bơm tuần hoàn). Theo cách tương tự, bạn có thể đun nóng nước trong các thùng chứa để tắm mùa hè hoặc sử dụng cho các nhu cầu trong gia đình. Nhược điểm của việc lắp đặt như vậy là hiệu quả và năng suất thấp. Phải mất một thời gian dài hoặc một số lượng lớn các bộ thu phẳng để làm nóng một khối lượng lớn nước.

Bộ thu năng lượng mặt trời phẳng

Bộ sưu tập hình ống

Đây là những ống thủy tinh - chân không hoặc đồng trục - để nước chảy qua đó. Một hệ thống đặc biệt cho phép tập trung nhiệt tối đa trong các ống, nhiệt này được truyền vào nước chảy qua chúng.

Bộ thu hình ống có thể là chân không và lông vũ

Hệ thống nhất thiết phải có một bể chứa trong đó nước được làm nóng. Sự tuần hoàn của nước trong hệ thống được cung cấp bởi một máy bơm. Bạn không thể tự mình chế tạo các hệ thống như vậy - việc chế tạo ống thủy tinh bằng tay của bạn là một vấn đề khó khăn và đây là nhược điểm chính. Cùng với mức giá cao, nó đang cản trở việc sử dụng rộng rãi nguồn năng lượng này cho ngôi nhà.Và bản thân hệ thống này rất hiệu quả, nó đối phó với việc làm nóng nước để cung cấp nước nóng với một tiếng nổ và đóng góp đáng kể vào việc sưởi ấm.

Đề án tổ chức cung cấp nước nóng và sưởi ấm bằng các nguồn năng lượng thay thế - sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ thu khí

Ở nước ta, chúng rất hiếm và vô ích. Chúng rất đơn giản, bạn có thể dễ dàng tự làm. Tiêu cực duy nhất là cần phải có diện tích lớn: chúng có thể chiếm toàn bộ bức tường phía nam (đông, đông nam). Hệ thống này rất giống với các tấm thu nhiệt phẳng - mặt dưới màu đen, mặt trên trong suốt, nhưng chúng trực tiếp làm nóng không khí, được cưỡng bức (bằng quạt) hoặc được dẫn tự nhiên vào phòng. Mặc dù có vẻ phù phiếm, bằng cách này, có thể sưởi ấm các phòng nhỏ vào ban ngày, bao gồm các phòng kỹ thuật hoặc tiện ích: nhà để xe, chòi nghỉ hè, chuồng trại chăn nuôi.

Thiết bị ống góp khí

Một nguồn năng lượng thay thế như mặt trời mang lại cho chúng ta sự ấm áp của nó, nhưng hầu hết chúng chẳng đi đến đâu. Để nắm bắt một phần nhỏ của nó và sử dụng nó cho nhu cầu cá nhân là nhiệm vụ mà tất cả các thiết bị này giải quyết.

Tua bin gió

Các nguồn năng lượng thay thế là tốt vì chúng chủ yếu liên quan đến các nguồn tài nguyên tái tạo. Có lẽ, vĩnh cửu nhất là gió. Miễn là có bầu không khí và mặt trời, thì cũng có gió. Có thể trong một thời gian ngắn không khí sẽ bất động, nhưng không lâu. Tổ tiên của chúng ta đã sử dụng năng lượng gió trong các nhà máy, và con người hiện đại biến nó thành điện năng. Tất cả những gì cần thiết cho việc này:

• một tháp được lắp đặt ở nơi có gió;
• một máy phát điện với các lưỡi gắn vào nó;
• ắc quy lưu trữ và hệ thống phân phối dòng điện.

Bất kỳ tòa tháp có thể được xây dựng từ bất kỳ vật liệu nào. Pin lưu trữ là pin, ở đây bạn không nghĩ ra được điều gì, nhưng cung cấp điện ở đâu là do bạn lựa chọn. Nó chỉ còn lại để tạo ra một máy phát điện. Nó cũng có thể được mua sẵn, nhưng hoàn toàn có thể tạo ra động cơ từ các thiết bị gia dụng - máy giặt, tuốc nơ vít, v.v. Bạn sẽ cần nam châm neodymium và nhựa epoxy, một máy tiện.

Đề án cung cấp điện cho ngôi nhà riêng từ các nguồn năng lượng thay thế (máy phát điện gió và tấm pin mặt trời)

Trên rôto của động cơ, chúng tôi đánh dấu các vị trí để lắp đặt các nam châm. Chúng phải cách đều nhau. Chúng tôi mài rôto của động cơ đã chọn, tạo thành "ghế". Nên hơi nghiêng phần đáy của hốc để bề mặt của nam châm nghiêng. Nam châm được dán vào những chỗ chạm khắc trên móng tay lỏng và chúng được đổ đầy nhựa epoxy. Bề mặt sau đó được làm mịn bằng giấy nhám. Tiếp theo, bạn cần gắn các bàn chải sẽ loại bỏ dòng điện. Vậy là xong, bạn có thể lắp ráp và chạy máy phát điện gió.

Việc lắp đặt như vậy khá hiệu quả, nhưng sức mạnh của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cường độ gió, máy phát điện được chế tạo chính xác như thế nào, hiệu quả của sự khác biệt tiềm năng được loại bỏ bằng chổi quét, độ tin cậy của kết nối điện, v.v.

Máy bơm nhiệt để sưởi ấm gia đình

Máy bơm nhiệt sử dụng tất cả các nguồn năng lượng thay thế có sẵn. Chúng lấy nhiệt từ nước, không khí, đất. Với số lượng nhỏ, lượng nhiệt này vẫn có ngay cả trong mùa đông, vì vậy máy bơm nhiệt thu thập nó và chuyển hướng nó để sưởi ấm ngôi nhà.

Máy bơm nhiệt cũng sử dụng các nguồn năng lượng thay thế - nhiệt từ trái đất, nước và không khí

Nguyên lý hoạt động

Tại sao máy bơm nhiệt lại hấp dẫn đến vậy? Thực tế là đã tiêu tốn 1 kW năng lượng để bơm nó, trong trường hợp xấu nhất, bạn sẽ nhận được 1,5 kW nhiệt, và những lần triển khai thành công nhất có thể lên đến 4-6 kW. Và điều này không hề mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lượng, bởi vì năng lượng được sử dụng không phải để thu nhiệt, mà không phải để bơm nó. Vì vậy, không có mâu thuẫn.

Mạch bơm nhiệt để sử dụng các nguồn năng lượng thay thế

Máy bơm nhiệt có ba mạch làm việc: hai mạch bên ngoài và chúng ở bên trong, cũng như dàn bay hơi, máy nén và bình ngưng. Đề án hoạt động như thế này:

• Chất làm mát lưu thông trong mạch đầu tiên, loại bỏ nhiệt từ các nguồn có tiềm năng thấp. Nó có thể được ngâm trong nước, chôn trong đất hoặc có thể lấy nhiệt ra khỏi không khí. Nhiệt độ cao nhất đạt được trong mạch này là khoảng 6 ° C.
• Môi trường gia nhiệt có nhiệt độ sôi rất thấp (thường là 0 ° C) lưu thông trong mạch bên trong. Khi môi chất lạnh được đốt nóng, nó bay hơi, hơi đi vào máy nén, tại đây nó được nén lên áp suất cao. Trong quá trình nén, nhiệt được tạo ra, hơi môi chất lạnh được làm nóng đến nhiệt độ trung bình từ + 35 ° C đến + 65 ° C.
• Trong bình ngưng, nhiệt được truyền đến chất làm mát từ mạch thứ ba - gia nhiệt - mạch. Hơi làm mát ngưng tụ và sau đó đi vào thiết bị bay hơi. Và sau đó chu kỳ lặp lại.

Mạch sưởi ấm được thực hiện tốt nhất ở dạng sàn ấm. Nhiệt độ là thích hợp nhất cho việc này. Hệ thống tản nhiệt sẽ yêu cầu quá nhiều phần, điều này xấu và không có lợi.

Các nguồn nhiệt năng thay thế: lấy nhiệt ở đâu và như thế nào

Nhưng khó khăn lớn nhất là do thiết bị của mạch bên ngoài đầu tiên thu nhiệt. Vì các nguồn có tiềm năng thấp (có ít nhiệt ở phía dưới), nên cần phải có những khu vực rộng lớn để thu thập nó với số lượng đủ lớn. Có bốn loại đường viền:

• Các ống có chất làm mát được đặt trong nước thành vòng. Hồ chứa có thể là bất cứ thứ gì - sông, ao, hồ. Điều kiện chính là nó không được đóng băng ngay cả trong những đợt sương giá khắc nghiệt nhất. Máy bơm bơm nhiệt ra khỏi sông hoạt động hiệu quả hơn; nhiệt lượng được truyền trong nước tù đọng ít hơn nhiều. Nguồn nhiệt như vậy là dễ thực hiện nhất - quăng ống, buộc tải. Chỉ có khả năng thiệt hại do tai nạn là cao.
  

  Cách dễ nhất để tạo trường nhiệt trong nước

• Trường nhiệt với các đường ống bị chôn vùi dưới độ sâu đóng băng. Trong trường hợp này, chỉ có một nhược điểm - khối lượng đào đắp lớn. Chúng tôi phải loại bỏ đất trên một khu vực rộng lớn, và thậm chí ở độ sâu vững chắc.
  

  Khối lượng đào đắp lớn

• Sử dụng nhiệt độ địa nhiệt. Người ta đã khoan một số giếng có độ sâu lớn, trong đó hạ thấp đường viền bằng chất làm mát. Điểm tốt của phương án này là nó đòi hỏi ít không gian, nhưng không phải lúc nào cũng có thể khoan đến độ sâu lớn, và dịch vụ khoan có chi phí cao. Tuy nhiên, bạn có thể tự làm một giàn khoannhưng công việc vẫn không dễ dàng.
  

  Giếng cần ít không gian hơn

• Tách nhiệt từ không khí. Đây là cách máy điều hòa không khí hoạt động với khả năng sưởi ấm - chúng lấy nhiệt từ không khí "bên ngoài". Ngay cả ở nhiệt độ dưới 0, các đơn vị như vậy vẫn hoạt động, mặc dù ở âm không quá "sâu" - lên đến -15 ° C. Để làm cho công việc trở nên căng thẳng hơn, bạn có thể sử dụng nhiệt từ các trục thông gió. Ném một ít vào nó với chất làm mát và bơm nhiệt từ đó.
  

  Máy bơm nhiệt nhỏ gọn nhất nhưng cũng không ổn định nhất, lấy nhiệt từ không khí

Nhược điểm chính của máy bơm nhiệt là giá của máy bơm cao, và việc lắp đặt các cánh đồng thu nhiệt không hề rẻ. Trong trường hợp này, bạn có thể tiết kiệm tiền bằng cách tự chế tạo máy bơm và cũng có thể tự đặt mạch bằng tay của mình, nhưng số tiền sẽ vẫn đáng kể. Điểm cộng là hệ thống sưởi sẽ không tốn kém và hệ thống sẽ hoạt động trong thời gian dài.

Lãng phí đối với thu nhập: công trình khí sinh học

Tất cả các nguồn năng lượng thay thế đều có nguồn gốc tự nhiên, nhưng bạn chỉ có thể nhận được lợi ích gấp đôi từ các công trình khí sinh học. Họ xử lý chất thải của gia súc và gia cầm. Kết quả là thu được một thể tích khí nhất định, sau khi tinh chế và làm khô có thể được sử dụng cho mục đích đã định. Phần rác tái chế còn lại có thể được bán hoặc sử dụng trên các cánh đồng để tăng năng suất - một loại phân bón rất hiệu quả và an toàn.

Năng lượng cũng có thể thu được từ phân, không chỉ ở dạng tinh khiết mà còn ở dạng khí.

Sơ lược về công nghệ

Sự hình thành khí xảy ra trong quá trình lên men và vi khuẩn sống trong phân tham gia vào quá trình này. Chất thải của bất kỳ loại gia súc và gia cầm nào đều thích hợp để sản xuất khí sinh học, nhưng phân gia súc là tối ưu. Nó thậm chí còn được thêm vào phần còn lại của chất thải để làm "bột chua" - nó chứa chính xác vi khuẩn cần thiết để chế biến.

Để tạo điều kiện tối ưu, cần có môi trường yếm khí - quá trình lên men phải diễn ra mà không cần oxy. Do đó, các lò phản ứng sinh học hiệu quả là các thùng kín. Để làm cho quá trình hoạt động hiệu quả hơn, việc trộn đều khối lượng là cần thiết. Trong các nhà máy công nghiệp, các máy khuấy có truyền động điện được lắp đặt, trong các công trình khí sinh học tự chế, chúng thường là các thiết bị cơ khí - từ một thanh đơn giản đến các máy khuấy cơ học hoạt động bằng tay.

Sơ đồ các công trình khí sinh học

Hai loại vi khuẩn tham gia vào quá trình hình thành khí từ phân: ưa nhiệt và ưa nhiệt. Mesophilic hoạt động ở nhiệt độ từ + 30 ° C đến + 40 ° C, ưa nhiệt - ở + 42 ° C đến + 53 ° C. Vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động hiệu quả hơn. Trong điều kiện lý tưởng, sản lượng khí từ 1 lít diện tích sử dụng có thể đạt 4-4,5 lít khí. Nhưng duy trì nhiệt độ 50 ° C trong quá trình lắp đặt là rất khó và tốn kém, mặc dù chi phí là hợp lý.

Một chút về thiết kế

Công trình khí sinh học đơn giản nhất là một thùng phuy có nắp đậy và máy khuấy. Một đầu ra được tạo ra trên nắp để kết nối một ống dẫn khí đi vào bình chứa. Bạn sẽ không nhận được nhiều khí từ một thể tích như vậy, nhưng nó sẽ đủ cho một hoặc hai đầu đốt khí.

Khối lượng nghiêm trọng hơn có thể được lấy từ một boongke ngầm hoặc trên mặt đất. Nếu chúng ta đang nói về một boongke ngầm, thì nó được làm bằng bê tông cốt thép. Các bức tường được ngăn cách với mặt đất bằng một lớp cách nhiệt, bản thân thùng chứa có thể được chia thành nhiều ngăn, trong đó quá trình xử lý sẽ diễn ra theo ca theo thời gian. Vì nuôi cấy ưa nhiệt thường hoạt động trong điều kiện như vậy, toàn bộ quá trình mất từ ​​12 đến 30 ngày (nuôi cấy ưa nhiệt được xử lý trong 3 ngày), do đó cần có sự thay đổi thời gian.

Sơ đồ hầm biogas

Phân đi vào qua hầm xếp hàng, từ phía đối diện, một cửa sập dỡ hàng được tạo ra, từ đó nguyên liệu thô đã qua chế biến được lấy. Hầm chứa không hoàn toàn chứa đầy hỗn hợp sinh học - khoảng 15-20% không gian vẫn còn trống - khí tích tụ ở đây. Để thoát nước, một ống được lắp vào nắp, đầu còn lại của ống này được hạ xuống thành bịt kín nước - một thùng chứa đầy nước một phần. Do đó, khí đã được làm khô - đã được làm sạch được thu gom ở phần trên, nó được thải ra ngoài bằng một ống khác và đã có thể được ép lại cho người tiêu dùng.

Mọi người đều có thể sử dụng các nguồn năng lượng thay thế. Đối với chủ sở hữu căn hộ để làm điều này khó khăn hơn, nhưng trong một ngôi nhà riêng, bạn ít nhất có thể thực hiện tất cả các ý tưởng. Thậm chí có những ví dụ thực tế về điều này. Con người đáp ứng đầy đủ nhu cầu của bản thân và một nền kinh tế lớn.