Alternatívna energia pre dom: prehľad netradičných zdrojov energie

“Zelená energetika” priťahuje priam kozmickými perspektívami. Z okolitého prostredia možno získavať úplne zadarmo nevyčerpateľnú energiu na obsluhu autonómnych komunikácií. Navyše sa jej zdroje denne obnovujú bez účasti človeka.

Aby ste však mohli riadne využívať skutočné dary prírody, musíte vedieť, ako fungujú a kde sa používajú. Súhlasíte?

Všetko o využívaní alternatívnej energie pre dom sa dozviete z nášho článku. Po oboznámení sa s poskytnutými informáciami si budete môcť vybrať najvhodnejší spôsob získavania tepla či elektriny.

Podrobno sme popísali zariadenia, ktoré spracúvajú energiu slnka/vetra/vody/zeme. Stručne a veľmi jednoducho sme vysvetlili princíp ich fungovania. Poskytnuté informácie pomôžu porovnať spôsoby a zdroje získavania energie.

Druhy alternatívnych zdrojov energie

Kúpiť priemyselné modely moderných zariadení na získavanie tepelnej alebo elektrickej energie z okolitého prostredia nie je až také zložité.

K najobľúbenejším možnostiam tohto zariadenia patria:

• slnečné batérie;
• slnečné kolektory;
• veterné generátory;
• tepelné čerpadlá;
• generátory bioplynu.

Veda nestojí na mieste, objavujú sa stále nové modely zariadení na získavanie alternatívnej energie. Dôležité je nielen vybrať vhodnú možnosť, ale aj ju správne nainštalovať. Veľmi často si nevystačíme len s jedným zariadením. Je možné kombinovať využívanie rôznych zdrojov.

Napríklad, slnečná batéria produkuje viac elektriny v letnom období a veterný generátor – v zimnom. Kombinácia týchto dvoch zariadení umožňuje zabezpečiť dostatočné množstvo autonómnej elektriny počas celého roka. Podobným spôsobom možno kombinovať aj iné zariadenia.

#1: Využitie solárnych panelov

Tieto prvky sú čoraz obľúbenejšie a rozmanitejšie. Predávajú sa ako hotové súpravy, tak aj ako samostatné fotovoltické články. S tými druhými radi pracujú amatérski majstri, ktorí všetko uprednostňujú robiť vlastnými rukami – je to relatívne nenáročná úloha.

Ak chcete vyrobiť solárny panel s individuálnymi parametrami, mali by ste zakúpiť potrebné množstvo hotových fotovoltaických článkov a spojiť ich do spoločného obvodu.

Priehľadné prvky, ktoré zakrývajú pracovnú plochu solárnych panelov, sa inštalujú na sklá výškových budov, ale možno ich úspešne používať aj v súkromnej bytovej výstavbe.

Rozlišujeme monokryštalické a polykryštalické fotovoltaické články. Prvé sú výkonnejšie a odolnejšie, ale sú účinné len pri získavaní stabilného toku energie. Polykryštalické majú nižšiu účinnosť a kratšiu životnosť, ale môžu celkom efektívne pracovať aj v podmienkach zvýšenej oblačnosti.

Fotovoltaické články sa umiestňujú pod vrstvou pevného priehľadného materiálu, aby mohli absorbovať energiu a zároveň zostali v správnej polohe. Kryt s priehľadným vonkajším povrchom vyzerá ako kovový rám. Používa sa na upevnenie panelov.

Niekedy sa namiesto kovového krytu používa drevená konštrukcia. Je to menej odolná, ale celkom prijateľná možnosť.

Panely s fotovoltaickými článkami solárnych panelov sa inštalujú na najslnečnejšej strane budovy, zvyčajne – na streche. Dôležité je tiež správne vybrať invertor a batérie.

Konštrukcia so solárnymi panelmi je pomerne objemná, preto sa najčastejšie umiestňuje priamo na streche domu. Kryt sa montuje na stojan tak, aby sa panel s fotovoltaickými článkami dal otáčať, čo umožní sledovať pohyb slnka a zachytávať viac UV lúčov v závislosti od ročného obdobia.

Pri výdatných zrážkach sa panel otočí do zvislej polohy, aby sa zabránilo jeho poškodeniu a znížilo prípadné znečistenie. Inštalácia panelov – je len prvým krokom realizácie takéhoto systému.

Pre plnohodnotnú prevádzku tohto systému bude potrebné pripojiť fotovoltaické články cez nabíjacie zariadenie k solárnemu invertorovému systému.

Na akumuláciu získanej elektrickej energie budú potrebné batérie pre solárne panely, napríklad SUNLIGHT PzS. Takéto prvky je možné inštalovať pod zemou, v pomerne značnej hĺbke – až do troch metrov.

Správny výber invertora pre solárne panely a regulátora batérií je dôležitým momentom pri zabezpečení maximálnej účinnosti celého systému. Čím lepšie sú vybrané všetky komponenty a čím kvalitnejšie sú vykonané špeciálne výpočty, tým menšie budú straty elektrickej energie.

Zaujímavým typom solárnych panelov je flexibilná fóliová varianta, ktorej aktívna vrstva je nanesená na polymérnej fólii. Inštalujú sa na okenné sklá výškových budov, samozrejme, na najslnečnejšej strane.

Účinnosť takýchto prvkov je o niečo nižšia ako u tradičnej varianty – len 7%. Ale pohodlie pri ich používaní a úspora miesta tento nedostatok kompenzujú.

Zariadenie Betaray na zvýšenie potenciálu zachytávanej slnečnej energie vyzerá štýlovo a moderne. Je ho možné inštalovať na dvore rodinného domu alebo na streche výškovej budovy.

Moderne a nezvyčajne vyzerá zariadenie s názvom Betaray. Je to pomerne veľká sklenená guľa, ktorá ako šošovka zhromažďuje slnečné lúče a smeruje ich k panelu s fotovoltaickými článkami. Zariadenie sa dokáže automaticky otáčať, aby získalo maximum slnečných lúčov.

V dôsledku toho si vystačíte s menším počtom fotovoltaických článkov a dosiahnete stabilnejší tok slnečných lúčov. V noci je Betaray schopný absorbovať mesačný a hviezdny svet. Je to málo, ale postačí to na zabezpečenie plnohodnotného pouličného osvetlenia. Celkovo má toto zariadenie pôsobivú účinnosť pre solárne panely – 35%.

Užitočné rady pre výber, montáž a prevádzku solárnych panelov sú uvedené tu:

#2: Použitie slnečných kolektorov

Je to modernejšia a výkonnejšia variácia letnej sprchy. Aj na tej najskromnejšej chate je sud s vodou, ktorý sa počas dňa ohreje na celkom slušnú úroveň.

Ak nainštalujete na streche systém z úzkych rúr, ktorými cirkuluje voda, môžete získať citeľné množstvo tepla, čím úplne zabezpečíte dom teplou vodou a dokonca aj celkom slušným vykurovaním.

Slnečný kolektor predstavuje systém úzkych rúr, ktorými cirkuluje tekuté teplonosné médium. Prirodzené konvekčné procesy zabezpečujú cirkuláciu vody ohriatej slnkom bez použitia čerpadla (+)

Fungovanie tohto alternatívneho zdroja energie je založené na schopnosti vody a vzduchu cirkulovať pri zahrievaní. Nádrž výmenníka tepla sa inštaluje na vyššej úrovni ako rúry kolektora. Ohriata voda stúpa nahor a vstupuje do hornej časti špirály výmenníka tepla.

Pri ochladzovaní pri kontakte s vodovodnou vodou klesá teplonosné médium slnečného kolektora nadol a opäť sa presúva do rúr, ktoré slnko ohrieva.

Prirodzená cirkulácia ohrievajúcej sa a ochladzujúcej sa vody umožňuje zaobísť sa bez špeciálnych čerpadiel alebo iného elektrického zariadenia.

Najjednoduchší variant takéhoto systému je možné vyrobiť z dostupných materiálov: rúr rôzneho priemeru, kovového plechu ako základu. Podstavec, na ktorý sa základ upevňuje, možno vyrobiť z uholníka alebo iných kovových prvkov.

V tomto variante domáceho slnečného kolektora sú rúry privarené ku kovovému základu, ako rám je použitá hrubá doska.

Zvyčajne sa časť systému, ktorá je vonku, natiera na čierno, aby sa zvýšila jej schopnosť absorbovať teplo. Základ s rúrami sa upevňuje tak, aby sa dal meniť uhol jeho sklonu.

Zostáva zariadiť zásobník výmenníka tepla, vložiť do neho cievku a spojiť prvky systému navzájom a so systémom zásobovania vodou a/alebo vykurovaním.

Podrobná technológia výroby slnečného kolektora na vykurovanie je opísaná v tomto článku.

Priemyselné modely slnečných kolektorov sú oveľa výkonnejšie ako “svojpomocné výrobky” a môžu pracovať celý rok, ale náklady na takýto systém môžu byť dosť vysoké.

Samozrejme, moderné slnečné kolektory priemyselnej výroby sú konštruované zložitejšie a pracujú efektívnejšie. V niektorých zariadeniach sa ako teplonosné médium používa freón, ktorý umožňuje získavať tepelnú energiu aj počas chladného počasia.

Priemyselné agregáty môžu byť vybavené vákuovými trubicami, blokom s fotoelektrickými článkami, teplotnými senzormi, automatickým riadiacim systémom atď. Náklady na takýto kolektor môžu byť veľmi vysoké.

#3: Využívanie energie vetra

Veterné generátory – zariadenia známe už dávno a pomerne populárne medzi priaznivcami ekologicky čistej energie. Je to pomerne objemné zariadenie, najmä ak sa lopatky veternej turbíny otáčajú v horizontálnej rovine. Preto sú verzie s vertikálne umiestnenými lopatkami obľúbenejšie.

Veterné generátory – sú to pomerne objemné výrobky, ktoré by sa mali inštalovať na otvorenom priestranstve, ktoré je dobre prefúkané vetrom. Jedno takéto zariadenie môže úplne pokryť potreby rodinného domu na elektrickú energiu.

Veternú turbínu umiestňujú na vysoký a pevný stožiar. Pohyb lopatiek sa prenáša na generátor, získaná energia sa ukladá do batérie. Potom sa elektrina prenáša do vnútornej elektrickej siete domu alebo sa používa iným spôsobom.

Domáca veterná turbína je schopná pokryť potreby elektrickej energie malej chatovej oblasti:

Priemyselné modely moderných veterných generátorov sú zvyčajne vybavené pohodlným elektronickým ovládacím panelom.

Domáce zariadenia sa konštruujú podľa pomerne jednoduchých schém a výkresov. Na internete možno nájsť množstvo variantov rôznych typov a druhov. Je potrebné vybrať vhodné miesto na umiestnenie takejto konštrukcie, kde fúka silný vietor a agregát nebude nikomu prekážať. Čím vyššie sú lopatky umiestnené, tým lepšie.

Mobilná veterná turbína Uprise má relatívne kompaktné rozmery, v zmontovanom stave ju možno prepravovať po verejných komunikáciách.

Nedávno spoločnosť Uprise predstavila originálny vývoj – veternú turbínu umiestnenú na pojazdnej platforme. V prípade záujmu je možné zariadenie zmontovať, dodať mu kompaktné rozmery a potom ho previezť pomocou bežného terénneho vozidla a nainštalovať na inom mieste.

Výkon mobilnej veternej turbíny Uprise je 50 kW. Podľa odhadov odborníkov v oblasti alternatívnej energetiky je to úplne dostatočné na to, aby zabezpečilo elektrickou energiou nie najväčší súkromný dom, a dokonca sa podelilo s prebytočnou elektrinou so susedmi.

Ešte originálnejší variant premeny veternej energie na kilowatty – lietajúci aparát Makani Power.

Makani Power – je to lietajúce zariadenie, ktoré umožňuje zdvihnúť súpravu malých veterných turbín do značnej výšky a získať maximálne množstvo elektrickej energie.

Je to vysoko vedecká variácia šarkana, na ktorom sú nainštalované malé veterné turbíny. Myšlienka spočíva v tom, dostať generátor do horných vrstiev atmosféry, kde je rýchlosť prúdenia vzduchu výrazne vyššia ako pri zemi. Energia putuje dole káblom, ktorý zároveň plní funkciu lana, držiaceho „šarkana“.

Zaujímavý prehľad opravy veterného generátora SF-600-5 (Čína) umožňuje vytvoriť si predstavu o možných problémoch s technikou ekonomickej triedy:

Zaujímavé nápady na vlastnoručnú výrobu veterného generátora sú opísané v článku – Ako si vyrobiť veterný generátor svojpomocne: konštrukcia, princíp činnosti + najlepšie vlastnoručné výrobky

#4: Vykurovanie pomocou tepelných čerpadiel

Tieto zariadenia už dávno zaujali čestné miesto v rodine zariadení na získavanie ekologicky čistej energie. Tepelné čerpadlo funguje približne rovnako ako chladnička alebo klimatizácia, ale naopak.

Zariadenia tohto typu sa používajú najmä na vykurovanie obydlia, ako aj na ohrev vody. Hoci existujú aj modely, ktoré v letnom období úspešne zvládajú povinnosti klimatizácie.

Princíp činnosti tepelného čerpadla je založený na pohlcovaní tepelnej energie s nízkym potenciálom do koncentrovaného vysokopotenciálneho tepla. Zariadenia typu “zem-voda” sú náročné na montáž, ale účinné.

Ako zdroj tepla takéto systémy využívajú energiu vzduchu, teplo pôdy a vody. Energia je všade, ale v týchto zdrojoch má nízky potenciál. Vonkajší okruh tepelného čerpadla zbiera tieto rozptýlené omrvinky tepelnej energie a presúva ich do systému.

Na transformáciu energie do vysokopotenciálneho stavu sa používa chladivo, zvyčajne freón. Ten absorbuje získanú energiu, zohreje sa a vstupuje do kompresora. Tu sa chladivo stláča a cez výparník vstupuje do výmenníka tepla vnútorného vykurovacieho okruhu.

Teplonosná látka absorbuje koncentrovanú tepelnú energiu, zatiaľ čo freón prechádza cez výparník a opäť prechádza do kvapalného stavu. Teraz získava nízkopotenciálnu energiu, zohrieva sa atď.

V závislosti od zdroja tepelnej energie, ako aj od druhu teplonosnej látky sa vyberá typ tepelného čerpadla: „zem-voda“, „voda-voda“, „vzduch-voda“, „vzduch-vzduch“ atď. Pomocou takéhoto zariadenia je možné realizovať nielen tradičné vodné vykurovanie, ale aj vzdušné.

Mnohí majstri úspešne zvládli samostatnú výrobu takéhoto agregátu, zaujímavé varianty sú popísané v nasledujúcich článkoch:

1. Ako vyrobiť tepelné čerpadlo svojpomocne zo starej chladničky: výkresy, návod a tipy na montáž
2. Geotermálne tepelné čerpadlo svojpomocne na vykurovanie domu: zariadenie, návrh, svojpomocná montáž

Získavať teplo zo zeme – nie je najjednoduchšia úloha, pretože bude potrebný priestranný pozemok a rozsiahle terénne práce. Rúry vonkajšieho okruhu sa ukladajú do výkopov a zasypávajú zemou. Je pochopiteľné, že využitie tohto pozemku bude v budúcnosti obmedzené.

Vonkajšiu jednotku tepelného čerpadla typu “vzduch-voda” stačí jednoducho nainštalovať na vhodné miesto, ale takéto zariadenie nemusí byť príliš účinné pri nízkej teplote vonkajšieho vzduchu.

Takto je možné zabezpečiť stabilnú teplotu teplonosnej látky vo vonkajšom okruhu, čo je dôležitá podmienka pre úspešnú prevádzku tepelného čerpadla. Je veľmi praktické, ak sa v blízkosti domu nachádza vodná plocha, vonkajší okruh je možné bez väčších problémov ponoriť do vody. Ako alternatíva k vodnej ploche sa používa vodný vrt.

Na získavanie tepla zo vzduchu sa nepoužívajú rúry s kvapalnou teplonosnou látkou, ale výkonné ventilátory, ktoré vháňajú vzduch do výmenníka tepla. Teplota vonkajšieho vzduchu nie je zďaleka taká stála ako v prípade vody alebo zeme, ale zato vybrať miesto pre agregát a vykonať montáž je oveľa jednoduchšie.

Bohužiaľ, takéto zariadenia sú málo účinné v severných oblastiach, pretože vykurovanie nie je možné už pri -20 stupňoch vonkajšej teploty. Problém sa rieši kombináciou dvoch rôznych vykurovacích systémov.

#4: Bioplyn pri prevádzke komunikácií

Odpad – ďalší zaujímavý zdroj na získavanie tepelnej energie. Pri spracovaní odpadu pomocou anaeróbnych baktérií sa uvoľňujú látky ako metán, sírovodík, kysličník uhličitý a určité množstvo nečistôt.

Túto plynnú zmes nazývame bioplyn, možno ju tiež považovať za moderný alternatívny zdroj energie.

Na spracovanie v biogenerátore sa zvyčajne používa zmes odpadov rastlinného a živočíšneho pôvodu s vodou. Vlhkosť hmoty by mala byť 88-96% v závislosti od ročného obdobia.

Samozrejme, túto horľavú látku nezískavajú z obsahu kanalizácie. Používajú na to organické odpady živočíšneho alebo rastlinného pôvodu. Umiestňujú ich do špeciálnej nádoby, veľmi pevnej a nevyhnutne hermeticky uzavretej. Do nej sa vkladajú bakteriálne kultúry.

Vnútri zariadenia sa inštaluje šnek na miešanie biologickej hmoty. Tým sa zvýši rýchlosť reakcie a zefektívni sa práca generátora.

Hmotu určenú na spracovanie riedia vodou, ktorá by mala byť zohriata približne na 40 °C. V lete treba dolievať viac vody, ale v zime môže vlhkosť biomasy dosahovať približne 90 %.

Aby sa udržala teplota komfortná pre život mikroorganizmov, nádoba biogenerátora sa pokrýva tepelnoizolačnými materiálmi. Všetky vstupné materiály sa vkladajú cez hrdlo, ktoré sa potom pevne uzavrie. Bioplyn sa hromadí v hornej časti zariadenia a odvádza sa z neho špeciálnou prípojkou.

Kvôli pohodliu, úspore miesta a bezpečnosti sa bioplynové inštalácie umiestňujú pod zemou, distribúcia plynu sa uskutočňuje cez hydrozábranu, nevyhnutne treba zabezpečiť ohrev biomasy (+).

Spracovaný odpad sa vykladá cez samostatnú prípojku, predstavuje cenné hnojivo, ktoré možno využiť na pozemku. Dôležitý moment pri samostatnom vytváraní biogenerátora je bezpečnosť. Keďže sa plyn neustále hromadí v nádobe, neustále sa tam zvyšuje tlak.

Proces samostatného vytvárania biogenerátora z kovového suda je opísaný v tomto videu:

Ak sa tento proces nekontroluje, zariadenie môže jednoducho vybuchnúť. Za bezpečnejšie sa považuje umiestnenie biogenerátora pod zemou, a nie na povrchu. Treba zabezpečiť neustály odber získaného plynu z nádoby, aby sa normalizoval tlak.

S plynovou zmesou je tiež potrebné zaobchádzať opatrne. Táto horľavá látka má ostrý a nepríjemný zápach, jej vdýchnutie môže byť nebezpečné pre zdravie ľudí.

Okrem vyššie opísaných zdrojov získavania bezplatnej energie existujú aj zaujímavé inžinierske riešenia, ktoré majú množstvo praktických perspektív:

Účel a využitie termogenerátora

Zariadenia tohto typu sú známe už od polovice minulého storočia. Umožňujú premieňať tepelnú energiu na elektrickú. Moderný variant termogenerátora priemyselnej výroby je určený na inštaláciu na plynové kotly alebo drevené pece s dlhým spaľovaním s výkonom najmenej 200 W.

Jedna z najznámejších a v domácnosti najžiadanejších variantov termogenerátora funguje v tandeme s petrolejovou lampou:

Takýto prístroj umožňuje v zimnom období, keď vykurovacie zariadenia pracujú nepretržite, získať približne 150 kWh elektriny mesačne.

Možno ho považovať za doplnkovú možnosť v kombinácii so slnečnými batériami alebo ako spôsob kompenzácie častých výpadkov elektriny.

Existujú aj pochodové modely teplogenerátorov, ktoré dokážu spracovať tepelnú energiu bežného ohňa. Možno ich použiť počas výstavby tam, kde nie je elektrina, ako alternatívu ku generátoru pracujúcemu na skvapalnené palivo.

Závery a užitočné video k téme

Video vás zoznámi s najobľúbenejšími variantmi zariadení pracujúcich z alternatívnych zdrojov energie:

Jediným významným nedostatkom alternatívnych spôsobov získavania energie je vysoká cena zariadení a inštalácie. Vysokotechnologické vývoja sú efektívne, pohodlné a nie sú lacné. Napriek tomu sa investície časom vrátia. A pre milovníkov vlastnoručnej výroby vždy zostávajú možnosti na vlastnú výrobu.

Povedzte, čo si myslíte o používaní alternatívnej energie pre domácnosť? Podeľte sa o svoj názor, zapájajte sa do diskusií a kladte otázky. Komentáre môžete zanechať vo formulári umiestnenom nižšie.