Солнечные батареи на дачу: как установить альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии для дома: солнечные батареи и ветрогенераторы

Наибольшее распространение из альтернативных источников электроэнергии получили солнечные батареи и ветрогенераторы. Обе технологии достаточно хорошо отработаны, цены на оборудование постепенно снижаются, и сейчас, например, солнечный модуль мощностью 200–250 Вт можно приобрести за 15–20 тыс. руб.

Какой и как источник выбрать?

Разные типы кремниевых солнечных батарей. Вариант с монокристаллическими модулями (пластина модуля выполнена из цельного кристалла кремния). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Вначале определитесь с количеством электроэнергии, которое вам понадобится. Собираетесь ли вы построить систему энергоснабжения дома полностью на солнечной или ветровой энергии или использовать её в качестве аварийной системы энергоснабжения? Ведь ценники получаются очень разные. Для аварийной системы (с выходной мощностью 200–500 Вт) достаточно одного-двух солнечных модулей и дополнительного оборудования — всего на сумму порядка 40–50 тыс. руб. А вот полностью перейти на автономное энергоснабжение будет стоить гораздо дороже. Например, система на солнечных батареях с выходной мощностью 2500 Вт обойдётся в 300–400 тыс. руб. Аналогичный порядок цифр и в ценниках на ветрогенераторы.

Контроллеры солнечных батарей, инверторы и современные аккумуляторные батареи в условиях жилого помещения не занимают много места и не требуют отдельного помещения. Их обслуживание и эксплуатация может производиться как локально, так и удалённо, с помощью планшета или смартфона (через сеть Ethernet или Wi-Fi). Фото: ABB

С поли­­кристал­­лическими модулями (содержит несколько кристаллов). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Непосредственно выбор типа «зелёного» источника зависит от климатических и географических особенностей местности. Скажем, для низкоширотных рай­онов с малооблачной погодой (например, в Крыму) лучше всего подходят солнечные батареи. В открытой местности, на возвышенностях и морском побережье, для которого характерны продолжительные сильные ветры, хорошо зарекомендовали себя ветрогенераторы. На большей части европейской России мало найдётся мест с климатом, идеально подходящим для того или иного типа генераторов электроэнергии. В таких условиях имеет смысл устанавливать оба типа генераторов, которые будут подстраховывать друг друга. Конечно, такая система получается значительно дороже — но что поделать, таковы особенности российского климата.

Солнечные батареи

В настоящее время получили распространение два вида этих устройств: кремниевые и плёночные. Каждый из них подразделяется на типы:

  1. кремниевые монокристаллические. Каждый отдельный светоприёмный модуль выполнен на основе пластины кремния, вырезанной из цельного кристалла. Эти батареи отличаются наибольшим КПД (до 22–24 %), но и самой высокой стоимостью;
  2. кремниевые поликристаллические. Пластина отдельного модуля имеет структуру, состоящую из нескольких кристаллов кремния, за счёт чего устройство удешевляется примерно вдвое. КПД 13–15 %;
  3. кремниевые аморфные. По стоимости процентов на 20 ниже поликристаллических, КПД примерно 6–8 %;
  4. плёночные, на основе теллурида кадмия, селенида меди, полимерных материалов и др. Они появились недавно и не получили широкого распространения, но рассматриваются многими производителями как весьма перспективные. КПД и стоимость примерно на 20 % выше, чем у аморфных.

Наибольшее распространение получили сегодня панели поликристаллические и на основе аморфного кремния. Эти модификации проще в изготовлении и дешевле, нежели панели на основе монокристалла, а кроме того, батареям на основе аморфного кремния не требуется прямое облучение потоками солнечного света, они более эффективно воспроизводят электричество при рассеянном освещении и, соответственно, лучше подходят для средней полосы России, где много облачных дней. Для регионов с преобладанием ясной погоды (Крым, Центральная Азия), наоборот, лучше использовать моно- и поликристаллические батареи.

Ветрогенераторы

Ветрогенератор преобразует ветровую энергию в электрическую. Современные модели способны работать уже при небольшом ветре (2–3 м/с), хотя оптимальная скорость ветра для их работы выше и составляет обычно 10–12 м/с. При скорости ветра 3 м/с такой ветрогенератор будет выдавать примерно 5 % мощности от возможной, при скорости 7 м/с — около 50 %. Поэтому при подборе модели генератора необходимо учитывать среднегодовую скорость ветра в вашей местности, этот показатель всегда указывается в описании.

С аморфными модулями. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Выбирают ветрогенератор и по величине ежемесячной выработки тока. Вы должны подсчитать, сколько электричества вам потребуется. Скажем, вы решили быть экономными и ограничиться аварийным освещением, работой циркуляционного насоса и возможностью зарядки смартфона или ноутбука. Тогда вам потребуется выходная мощность тока 150–200 Вт, это примерно 50–100 кВт • ч в месяц. Такую выработку обеспечат модели небольшой мощности, их можно приобрести сегодня за 20–30 тыс. руб. А если вам требуется больше энергии, то и ветрогенератор следует выбрать мощнее: модели, вырабатывающие за месяц несколько сотен киловатт-часов, но и цена у них будет выше — 100–150 тыс. руб.

Комплексное решение с солнечными батареями и мощными ветрогенераторами, рассчитанными на ветер, меняющийся в широком диапазоне скоростей. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Аналогично производится и расчёт для солнечных батарей. Подсчитывается необходимое количество электроэнергии, и на основании расчёта подбираются модули, чтобы их совокупная производительность с гарантией обеспечивала ваши потребности. Расчёт получается чуть сложнее, так как величина ежемесячной выработки тока сильно меняется от времени года. Летом она максимальная, а зимой едва достигает 10–20 % от летней. Поэтому выбирайте солнечные батареи в зависимости от того, собираетесь ли пользоваться ими только в тёплое время года (в дачный сезон) или круглый год. Кроме того, эффективность выработки сильно зависит от того, насколько удачно вы расположили солнечные батареи. Если их не получилось развернуть в нужном направлении и под нужным углом, то эффективность выработки энергии заметно уменьшится — на 20–30 %, а то и больше. Поэтому лучше, чтобы расчёты по требуемой производительности батарей с учётом места их расположения делал специалист.

Солнечные батареи – альтернативная энергия

Независимый от сторонних ресурсов источник электрической энергии – это солнечная батарея. Для её функционирования нужен только свет центральной звезды нашей системы планет. Установки применяются повсеместно и стремительно набирают популярность, составляя конкуренцию центральным ЛЭП. Комплект солнечных батарей для частного применения можно приобрести в сборке и пользоваться энергией светила по своим потребностям.

Необходимая альтернатива

Солнечные панели изначально предназначались как альтернативный источник получения электричества для снабжения местности, где отсутствует линия электропередачи или поставки ресурса не являются постоянными и зависят от ряда факторов. Так батареи активно применяются:

  • В отдалённых и не электрифицированных регионах с достаточной инсоляцией;
  • В многоквартирных домах, в социальных учреждениях и на предприятиях в качестве резервного источника электроснабжения;
  • В сельской местности солнечная электростанция дополняет автономное энергоснабжение;
  • Энергия Солнца иногда используется как средство нагрева воды в системах отопления и водоснабжения;
  • Космические станции работают на преобразованной солнечной энергии.

Полученное электричество расходуется на необходимые нужды: освещение, работа бытовых приборов и производственного оборудования, снабжение котельных установок.

Сфера применения систем переработки солнечной энергии на сегодняшний день обширна по нескольким причинам:

  • В комплекте предусмотрен аккумулятор, в котором накапливается энергия, он может быть использован в «тёмный» период или во время отключения основной центральной сети.
  • Отсутствие потребности в сторонних ресурсах, система сама себя обеспечивает. При использовании несколькими абонентами быстро окупается в пересчёте на оплату услуг электроснабжающих организаций.
  • Независимость от внешних факторов, кроме погодных условий. Солнечные батареи будут действительно полезны в регионах, где солнце всё же посещает поверхность Земли.
  • Долгосрочность работы – при правильном уходе и своевременном обслуживании до 20 лет.

Устанавливаются комплекты на отдельные стенды или на крыше дома с солнечной стороны.

Системы солнечных батарей в виду востребованности и создания конкуренции в отрасли заметно упали в цене за последнее десятилетие. При покупке комплекса для частного дома, электричеством в котором будет пользоваться семья из 4-х человек, отбить затраты можно уже через 3,5-4 года.

Разновидности преобразователей и их эффективность

Любая солнечный панель преобразует свет Солнца посредством инвертора – ключевого компонента системы. Он видоизменяет энергию в постоянный ток, который трансформируется модулем в переменный со стандартным напряжением 220 В, необходимым для работы большинства приборов.

Мощность инверторов варьируется в пределах 250…8000 Вт, что необходимо учитывать при выборе. Чем больше максимальная нагрузка напряжения в цепи, тем мощнее должен быть преобразователь.

Самые востребованные соотношения напряжения и мощности для частного хозяйства, жилых домов:

  • 12 В и 600 Вт;
  • 24 В и 600…1500 Вт;
  • 48 В и ≥1500 Вт.

По организации работы преобразователи делятся на несколько видов:

  • Автономные работают внутри единого контура без посторонних ресурсов. Их производительность должна быть рассчитана максимальной нагрузкой на цепь и принята с небольшим запасом для возможности скачка напряжения из-за включения техники-потребителя.
  • Синхронные вырабатывают энергию, накапливают её, а свыше нормы отправляют в электрифицированную сеть. Обнаруженный недостаток в конденсаторе (аккумуляторе) восполняется обратным забором из сети преобразователем. Такая система помогает предотвратить перебои в центральной системе, используется как резерв.
  • Комбинированные системы сочетают функции автономного и синхронного преобразователя.

Преобразователь в комплекте с солнечными батареями для дома создаёт на выходе качественно разные сигналы напряжения, от которых зависит и стоимость устройства:

  • Синусоидальные, самые дорогие, образуют высококачественный ток для подключения крупной бытовой техники – кондиционеров, холодильников, котлов;
  • Прямоугольные служат для питания небольших приборов, например, освещения и других совместимых устройств. Стоимость такого преобразователя сравнительно низкая;
  • Псевдосинусоидальные – это середина между прямоугольными и синусоидальными системами и по качеству, и по цене. К такому можно подключить любую бытовую технику, но качество передачи значительно ниже, чем у первого варианта.
  • Фотоэлектрические (полупроводниковые) преобразователи(ФЭП), трансформирующие солнечную энергию напрямую в электрическую. Несколько объединённых ФЭП – это солнечная батарея.
  • Гелиоэлектростанции (ГЕЭС)установки, работающие на высококонцентрированном излучении для активизации тепловых машин и промышленных установок.
  • Солнечные коллекторы (СК) – это нагревательные установки низкотемпературного типа.

Как солнечную батарею выбрать

При необходимости в использовании автономного источника электроэнергии в первую очередь необходимо рассчитать предполагаемую нагрузку на сеть и определить мощность установки. Благо, производители предлагают готовые системы с солнечными батареями в комплекте и достаточно определить только несколько основных параметров:

  • Мощность и размер панелей;
  • Производительность установки;
  • Требования батарей к инсоляции и температурному режиму.

Разновидности готовых модулей:

  • Монокристаллические из силиконовых ячеек-преобразователей. Они отличаются компактностью и высокой эффективностью – до 22%, соответственно самой высокой стоимостью.
  • Поликристаллические с кремниевым компонентом в составе рабочих секций. Их эффективность не превышает 18%, что ненамного меньше, чем у монокристаллических модулей, но стоимость значительно отличается в меньшую сторону, поэтому такие солнечные батареи выбирают для дачи и частного дома.
  • Аморфные с тонкоплёночными кремниевыми фотоэлементами самые низкоэффективные и одновременно дешёвые. Но у них есть отличительная особенность – способность вырабатывать электричество при малой инсоляции.

Любые панели комплектуются в готовую систему в сопровождении следующего оборудования:

  • Инвертор (преобразователь), трансформирующий свет в электричество;
  • Аккумулятор, накапливающий энергию, он же нивелирует перепады напряжения;
  • Контроллер аккумуляторного напряжения, зарядки и прочих параметров.

Укомплектовать комплекс можно самостоятельно или приобрести его в сборке, где оборудование подобрано правильно с учётом мощностных особенностей каждого компонента.

Монтаж комплекса следует доверять профессионалам – щиты необходимо устанавливать аккуратно посредством специального крепежа.

Солнечные батареи на даче

Солнечная батарея для дома, дачи

Что делать, если на даче по какой-то причине нет электричества? Можно, конечно, приспособиться и к такой жизни, наслаждаясь проверенными временем технологиями: для освещения пользоваться свечами и керосиновой лампой, для хранения продуктов выкопать погреб, воду носить ведрами и греть на огне, от телевизора отказаться и т.д. Однако такой «отдых» вряд ли будет по-настоящему комфортным: рано или поздно все равно придется искать способы получения электричества с помощью альтернативных источников энергии.

Чаще всего об этом задумываются в следующих случаях:

  • нет возможности подключить дачный или загородный дом к электросети;
  • подключение к электросети стоит неоправданно дорого;
  • на подстанции постоянно происходят аварии, из-за которых подолгу не бывает света;
  • участку выделена слишком малая мощность и ее постоянно не хватает (обычно это случается в садовых товариществах со старыми электросетями);
  • хочется сэкономить на чрезмерно высоких счетах за электричество.

Самый простой и доступный из альтернативных источников энергии – солнечные батареи. Фотоэлементы на основе кремния, соединенные в электрическую цепь для преобразования энергии солнечного света в электроэнергию, были изобретены в США и начали использоваться на американских и советских космических спутниках еще в 1958 году. В наше время на них работает портативная техника (калькуляторы, термометры, фонарики), космические аппараты, электромобили и яхты, даже разрабатывается самолет, который будет летать за счет энергии, полученной от солнечных батарей.

Во многих странах созданы крупные солнечные электростанции, а правительство Франции планирует уложить 1 000 км автодорог со встроенными солнечными панелями, чтобы каждый километр такого покрытия обеспечивал электроэнергией 5 000 человек (без учета отопления). Солнечные батареи нашли применение даже в медицине: в Южной Корее крошечные фотоэлементы вживляют в кожу пациента для бесперебойной работы имплантированных приборов, например, кардиостимулятора. Такой длительный опыт и широкое применение солнечных батарей свидетельствует о надежности, экономичности и высокой эффективности этой технологии.

В этой статье я расскажу о собственном опыте использования солнечных батарей на даче. Прежде всего необходимо заметить, что для обеспечения потребностей небольшого дачного дома в электроэнергии требуется собрать целую мини-электростанцию, в которую, кроме самих солнечных батарей, входят аккумуляторы для накопления заряда, контроллер для управления системой и инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.

Содержание:

Солнечные батареи для дачи

На российском рынке представлены солнечные батареи (солнечные панели) отечественного, европейского и китайского производства. На нашей даче установлены отечественные солнечные панели — мы купили их непосредственно у производителя в Зеленограде. В Москве работает несколько специализированных фирм, которые предлагают как отдельные элементы для самостоятельной установки солнечной мини-электростанции, так и полный комплект необходимого оборудования с доставкой и установкой под ключ. Специалисты этих компаний дают профессиональные советы и консультации, просчитывают для каждого клиента необходимую мощность и состав системы.

Солнечные батареи имеют неограниченный срок службы. Они вырабатывают постоянный ток напряжением 12В. В зависимости от размера панели бывают разной мощности. Чтобы собрать автономную солнечную мини-электростанцию, нужно приобрести несколько солнечных батарей. Точное количество батарей (точнее, их необходимая мощность) высчитывается, исходя из необходимого вам потенциального расхода электроэнергии. В летние солнечные дни эффективность работы панелей максимальная. В пасмурную погоду панели тоже вырабатывают электроэнергию, но в меньшем количестве. Это надо учитывать при расчете мощности системы, если вы планируете пользоваться ей не только в летнее время, но и зимой.

Аккумуляторы глубокого разряда

Электрическая энергия, которую вырабатывают солнечные панели, накапливается в аккумуляторах. Для эффективной работы системы лучше всего использовать специальные гелевые аккумуляторы глубокого разряда, которые не требуют специального обслуживания, герметичны и безопасны при установке внутри дома. Для небольшого дачного домика с минимальным потреблением электроэнергии требуется как минимум 3-4 аккумулятора емкостью по 100-120 А*ч каждый. Они надежны, долговечны и выдерживают много циклов заряда и глубокого разряда.

Контроллер заряда аккумуляторов

Между солнечными панелями, вырабатывающими электроэнергию, и аккумуляторными батареями, которые эту энергию накапливают, устанавливается контроллер. Контроллеры различаются по техническим характеристикам и стоимости. Как ни странно, это самый главный элемент управления солнечной мини-электростанцией: контроллер защищает аккумуляторы от полного разряда и от перезаряда, которые для них очень опасны. В случае недопустимо низкого разряда аккумуляторов контроллер отключает нагрузку. В том случае, когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер не дает энергии от солнечных батарей поступать в аккумуляторы.

Инвертор

Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток напряжением 12В, в то время как большая часть электроприборов работает от переменного тока напряжением 220В. Поэтому в систему солнечной мини-электростанции включают инвертор, который преобразует постоянный ток 12В в переменный ток 220В. Лучше всего использовать более дорогие инверторы, которые выдают ток так называемой чистой синусоиды («чистый синус»). Более дешевые инверторы, вырабатывающие ток модифицированной синусоиды, для некоторой техники могут не подойти.

Потребители электроэнергии

Как правило, во всех солнечных мини-электростанциях устанавливаются отдельные розетки для приборов (потребителей), работающих от постоянного (12В) и переменного тока (220В). От постоянного тока могут работать энергосберегающие осветительные приборы, водяные насосы, холодильники и даже телевизоры. Вся остальная техника требует переменного тока напряжением 220В. По возможности выбирайте оборудование, которое потребляет как можно меньше электроэнергии, – на современном рынке бытовой техники существует огромный выбор таких энергосберегающих устройств.

Собственный опыт и впечатления

На нашей даче небольшая система из солнечных батарей успешно проработала несколько лет, пока не появилась возможность подключиться к общей электросети. Конечно же, когда после установки солнечных батарей мы смогли включить нормальный свет, холодильник, насос для воды, антенну и телевизор, это было просто чудо.

Однако за системой необходимо постоянно следить и поддерживать ее в правильном, работоспособном состоянии. Например, контакты на месте соединения проводов от солнечных панелей с контроллером заряда периодически окисляются и перестают качественно проводить заряд. Поэтому их необходимо периодически зачищать и подключать заново. Если этого не делать, то заряд от батарей поступает в аккумуляторы не полностью, мини-электростанция накапливает меньший запас электричества, чем рассчитывалось, и при включении обычной (рассчитанной для нее) нагрузки уже не справляется: скорость разряда становится быстрее скорости заряда. Кроме того, если система бюджетная и не очень мощная, необходимо очень четко понимать, какие электроприборы можно включать одновременно, а какие – нет.

Пока у нас с мужем была возможность часто ездить на дачу и следить за солнечными батареями, все хорошо работало и никаких проблем не возникало. Но когда обязанность поддерживать систему в рабочем состоянии легла на плечи наших пожилых родителей, начались проблемы с ее функционированием, потому что у них не хватало знаний и опыта. В итоге было принято решение воспользоваться появившейся возможностью подключиться к обычной электросети, чтобы не нагружать их лишними заботами.

Основываясь на нашем опыте, я могу сказать, что собрать достаточно бюджетную автономную мини-электростанцию на солнечных батареях вполне реально. И она действительно будет надежно и эффективно работать, обеспечивая основные потребности небольшого дачного домика. Однако для поддержания ее в хорошем состоянии нужно тщательно изучить вопрос и периодически проводить ее диагностику и профилактику.

Виды альтернативных источников энергии

В природе энергия присутствует практически везде – ветер, вода, земля и солнце – это альтернативные и возобновляемые источники энергии. Но основной задачей человечества является создание приспособлений, которые могут извлечь ее оттуда, именно этим занимается альтернативная энергетика.

Человечество достигло невероятных успехов в этом направлении, на сегодняшний день такие установки можно изготовить самостоятельно для своего дома. Зачем нужны эти устройства, и что можно изготовить своими руками?

Необходимость использования новых источников энергии

Развитие энергетики и технологический прогресс привели к постоянному росту спроса на энергоресурсы. До 60-х годов прошлого века основным источником энергетики являлась нефть. Кризис 1973 года показал, что ориентация на один вид ресурса может повлечь за собой непредвиденные ситуации. Многие экономически развитые страны разработали новую энергетическую стратегию, которая основывается на диверсификации энергетических источников.

С этого времени ученые уделяют большое внимание проблемам всемирного энергосбережения и изучению возможностей применения нетрадиционных альтернативных источников энергии.

Освоение нетрадиционных источников

К нетрадиционным источникам энергии относятся:

  • энергия солнца;
  • энергия ветра;
  • геотермальная;
  • энергия морских приливов и волн;
  • биомассы;
  • низкопотенциальная энергия окружающей среды.

Их освоение представляется возможным благодаря повсеместной распространенности большинства видов, можно отметить также их экологическую чистоту и отсутствие эксплуатационных затрат на топливную составляющую.

Однако существуют и некоторые отрицательные качества, которые препятствуют применению их в производственных масштабах. Это – небольшая плотность потока, которая заставляет применять «перехватывающие» установки большой площади, также изменчивость во времени.

Все это приводит к тому, что подобные устройства обладают большой материалоемкостью, а значит, увеличиваются и капиталовложения. Ну, а процесс получения энергии из-за некоторого элемента случайности, связанного с погодными условиями, доставляет немало неприятностей.

Другой наиважнейшей проблемой остается «сохранение» этого энергетического сырья, так как существующие технологии аккумулирования электроэнергии не позволяют сделать это в больших количествах. Тем не менее, в бытовых условиях альтернативные источники энергии для дома пользуются все большей популярностью, поэтому ознакомимся с основными энергоустановками, которые можно установить в частном владении.

Солнечные батареи

Солнечная панель состоит из комплекса соединенных элементов, которые преобразуют солнечный свет в поток электронов. Характерной особенностью является тот факт, что они не в состоянии генерировать ток высокого напряжения. Отдельный элемент вырабатывает ток напряжением до 0,55 В, а одна батарея вырабатывает ток напряжением до 21 В, который позволяет питать 12-вольтовую аккумуляторную батарею.

Естественно, для обеспечения дома электроэнергией потребуется система, насчитывающая десятки таких устройств. Также в ее состав входят следующие компоненты:

  • контроллер для управления зарядкой аккумуляторной батареи, предотвращает повторный заряд;
  • инвертор, преобразующий ток из низкого в высокое напряжение;
  • аккумулятор.

Все три элемента лучше приобрести в готовом виде, ну, а солнечную батарею можно изготовить самостоятельно.

Процесс изготовления батареи

Батарея собирается из модулей, состоящих из 30, 36 или 72 фотоэлементов. Они соединяются последовательно с источником питания, его максимальное напряжение составляет 50 В.

  1. Из фанеры вырезается дно корпуса и вставляется в рамку, по периметру которой высверливаются отверстия. Они необходимы для обеспечения вентиляции и предотвращения перегрева во время работы.
  2. Подложка для солнечных элементов вырезается по размеру корпуса, здесь также необходимо предусмотреть наличие отверстий.
  3. Корпус окрашивается и высушивается, после этого на него выкладываются вверх ногами солнечные элементы и запаиваются.
  4. Элементы соединяются для начала рядами, затем они подключаются к токоведущим шинам.
  5. Перевернутые элементы фиксируются при помощи силикона.

Величина выходного напряжения должна составлять около 18-20 В, в этом нужно предварительно убедиться. Также в течение нескольких дней проверяется работоспособность батареи, только после этого выполняется герметизация стыков и собирается система электроснабжения.

При установке панели следует обратить внимание на следующее:

  1. Не располагать батарею в тени деревьев или высоких сооружений.
  2. Произвести ориентацию батареи в сторону солнца.
  3. Правильно определить наклон.
  4. Обеспечить доступность для своевременного удаления пыли, грязи и слоя снега.
  5. Предусмотреть подставку, регулирующую угол наклона для зимнего и летнего сезона.

Ветрогенераторы

Альтернативные источники энергии для частного дома – это возобновляемые ресурсы, к которым можно отнести и энергию ветра. Наши предки умели строить мельницы, использующие воздушные потоки для вращения лопастей, сейчас же человек научился преобразовать их в электричество.

Существует несколько разновидностей ветряных генераторов, которые различаются в зависимости от основных параметров.

Размещение оси

Различают вертикальные и горизонтальные конструкции. Горизонтальные обеспечивают автоматический поворот основной части для поиска ветра, обладают более высоким уровнем КПД. Оборудование вертикальных генераторов расположено на земле, эксплуатация и обслуживание этого вида проще.

Количество лопастей

Существуют следующие виды:

  • однолопастные;
  • двухлопастные;
  • трехлопастные;
  • многолопастные.

Последний тип используется редко, в основном, при малой скорости ветра.

Материал для лопастей

Лопасти бывают жесткими и парусными, однако из-за быстрой потери своей функциональности, в результате резких порывов ветра, требуют частой замены.

Ветряная установка состоит из следующих основных элементов, которые можно изготовить собственноручно:

  1. Лопасти, которые в результате вращения обеспечивают движение ротора.
  2. Генератор, вырабатывающий переменный ток.
  3. Контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный, необходимый для зарядки аккумуляторов.
  4. Аккумуляторы для накопления электроэнергии.
  5. Инвертор превращает постоянный ток в переменный, необходимый для функционирования всех бытовых приборов.
  6. Мачта для обеспечения поднятия лопастей до необходимой высоты с наиболее активными воздушными массами.

Тепловые насосы

Этот самая прогрессивная технология, в которой используются альтернативные источники энергии для дома своими руками, обеспечивающая значительную экономию средств на обогрев или охлаждение дома.

Принцип работы оборудования основан на цикле Карно: в результате резкого сжатия теплоносителя происходит повышение температуры. Противоположное действие наблюдается в функционировании холодильных и морозильных камер.

Для изготовления теплового насоса могут применяться некоторые узлы, использующиеся в данном оборудовании. Тепловая энергия, отбирающаяся из грунта, воздуха, воды, попадая в испаритель, превращается в газ, далее сжимается компрессором, а температура повышается.

Классификация насосов следующая:

  1. По количеству контуров:
    • одноконтурные;
    • двухконтурные;
    • трехконтурные.
  2. По виду источника.

Встречаются следующие разработки.

Грунт-вода

Применяются с успехом на территориях с умеренным климатом, где прослеживается равномерный подогрев почвы в любое время года. Скважины бурятся неглубоко, поэтому разрешающие документы оформлять не придется. В зависимости от типа грунта используют зонд или коллектор.

Воздух-вода

Такие установки используются в зонах с климатом, где зимняя температура не опускается ниже 15-20 градусов. Аккумулирующееся тепло из воздуха используется для нагрева воды.

Вода-вода

Применяются в условиях наличия водоема: рек, озер, скважин, отстойников, грунтовых вод. Как известна температура водных источников значительно выше температуры воздуха в зимнее время. Этим и обусловлена эффективность данных установок.

Вода-воздух

Тепло из водоемов посредством компрессора передается воздуху и используется для обогрева жилых площадей.

Грунт-воздух

Наиболее универсальная система, использующая в качестве переносчиков энергии незамерзающие жидкости. Тепло из грунта посредством компрессора передается воздуху.

Воздух-воздух

Наиболее дешевая система, которая не требует проведения земляных работ, а также прокладки трубопровода. Способна как обогревать, так и охлаждать помещение.

При выборе одной из систем следует учесть следующее:

  • геологию участка;
  • возможность проведения земляных работ;
  • наличие свободного пространства.

Эффективность установки зависит от правильности выбора источника альтернативной энергии.

Биогазовые установки

Газ образуется в результате обработки продуктов жизнедеятельности домашних птиц и животных. Переработанные отходы используются для удобрения почвы на приусадебных участках. Процесс основан на реакции брожения, в котором участвуют бактерии, живущие в навозе.

Самым лучшим источником биогаза считается навоз КРС, хотя для этого также подходят отходы птиц или другого домашнего скота.

Брожение происходит без доступа кислорода, поэтому целесообразно использовать закрытые емкости, которые еще называют биореакторами. Реакция активизируется, если периодически перемешивать массу, для этого используется ручной труд или различные электромеханические приспособления.

Также потребуется поддерживать температуру в установке от 30 до 50 градусов для обеспечения активности мезофильных и термофильных бактерий и участия их в реакции.

Изготовление конструкции

Самой простой биогазовой установкой является бочка с мешалкой, закрывающаяся крышкой. Газ из бочки поступает в резервуар через шланг, в крышке для этой цели проделывается отверстие. Такая конструкция обеспечивает газом одну или две газовые горелки.

Для получения масштабных объемов газа используется надземный или подземный бункер, который изготавливается из железобетона. Всю емкость целесообразно разделить на несколько отсеков, для того чтобы реакция происходила со сдвигом во времени.

Процесс брожения при участии мезофильных культур занимает до 30 дней, поэтому такие условия оптимальны для бесперебойного выделения газа. Загружают навоз через загрузочный бункер, с противоположной стороны отбирается отработанное сырье.

Емкость заполняется массой не полностью, примерно на 20 процентов, остальное пространство служит для скапливания газа. К крышке емкости подсоединяются две трубки, одна отводится к потребителю, а другая к гидрозатвору – емкости, заполненной водой. Это обеспечивает очищение и осушение газа, к потребителю подается газ высокого качества.

Мини гидроэлектростанции

Самодельные гидроэлектростанции – это дополнительные альтернативные источники энергии своими руками, их можно построить у ручья или водоема с плотиной. Основа этой конструкции – колесо, которое вращается потоками воды, а от скорости течения зависит мощность установки.

Как самостоятельно изготовить конструкцию?

Для осуществления задуманного понадобятся следующие материалы:

  • автомобильные колеса;
  • генератор;
  • обрезки уголка и металла;
  • фанера;
  • медный провод;
  • магниты неодимовые;
  • полистироловая смола.

Колесо изготавливается из дисков размером 11 дюймов. Стальная труба разрезается на четыре части по вертикали, из получившихся сегментов получаются лопасти, их потребуется 16 штук. Лопасти крепятся сваркой, а диски – болтами.

Размеры сопла соответствуют ширине колеса, его изготавливают из обрезка металла. Придав соответствующую форму, края соединяют сваркой. Сопло должно быть настроено по высоте для регулирования водяного потока.

Далее, ось сваривается и на нее устанавливается колесо. Изготавливается генератор, который защищается металлическим крылом от брызг. Все элементы покрываются краской для защиты от влаги и коррозии.

Такое устройство не требует огромных капиталовложений, но оно способно значительно снизить расходы на электроэнергию.

Геотермальная энергия

В недрах земного шара таятся неизведанные виды альтернативных источников энергии. Человечество знает, какова сила и масштабы природных стихийных проявлений. Мощность извержения одного вулкана несравнима ни с одной из рукотворных энергетических установок.

К сожалению, человек еще не умеет использовать эту гигантскую энергию во благо, но природная теплота Земли или геотермальная энергетика приковывает взгляды ученых, так как она представляет собой неисчерпаемый ресурс.

Известно, что наша планета ежегодно излучает громадное количество внутреннего тепла, которое компенсируется радиоактивным распадом изотопов в коре земного шара. Различают два типа источника геотермальной энергии.

Подземные бассейны

Это естественные бассейны с горячей водой или пароводяной смесью – гидротермальные или паротермальные источники. Ресурсы из этих источников добываются посредством буровых скважин, далее энергия используется для нужд человечества.

Горные породы

Тепло горячих горных пород может быть использовано для нагревания воды. Для этого ее закачивают в горизонты для дальнейшего применения в энергетических целях.

Одним из недостатков этого вида энергии является его слабая концентрация. Однако в условиях, где при погружении на каждые 100 метров, температура увеличивается на 30-40 градусов, можно обеспечить хозяйственное ее применение.

Технология использования этой энергии в перспективных «геотермальных районах» обладает явными преимуществами:

  • неисчерпаемость запасов;
  • экологическая чистота;
  • отсутствие больших издержек на разработку источников.

Дальнейшее развитие цивилизации невозможно без внедрения новых технологий в области энергетики. На этом пути стоят трудноразрешимые задачи, которые еще предстоит решить человечеству.

Тем не менее, освоение этого направления играет важную роль, и сегодня уже существует оборудование, способное существенно сэкономить ресурсы традиционные и альтернативные источники энергии являются отличной альтернативой им. Для воплощения таких идей требуется терпение, умелые руки, а также некоторые навыки и знания.

Видео

Ознакомиться с работой различных альтернативных источников энергии в частном доме вы сможете, посмотрев наше видео.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Солнечные батареи на дачу: как установить альтернативные источники энергии

Солнечная энергетика в России уже не экзотика. Производители указывают характеристики, цены, но не дают исчерпывающие и понятные рекомендации по установке и эксплуатации солнечных батарей. Попробуем на бытовом уровне, без “академизма” насытить рынок альтернативной энергетики информацией и возобновляемыми источниками энергии. Предлагаем Вашему вниманию ряд статей, количество которых будем увеличивать по мере поступления. Приглашаем к обмену опытом, статьями, заметками, вопросами и ответами. Для Вас распахнута гостеприимная книга.

Купить солнечные батареи и установить их с ошибками, которые не позволят снимать максимальную энергию, как минимум обидно.

Взять у солнышка максимум – наша задача!

«Солнечная батарея» на самом деле условное название. По факту этот огромный «транзистор» называется «Фотоэлектронный преобразователь» (ФЭП). Из чего становится понятно: сколько «фотонов» он получит (инсоляция), столько.

Конечно разовое решение в виде бензо- или дизельгенератора лежит на поверхности, но в силу своего экономического образования не могу с ним согласится.

Давайте подсчитаем сколько стоит генератор на самом деле.

Если Вы не “камикадзе”, то вынесете электростанцию за пределы жилища. В поле под открыто небо. Необходимо строение, желательно негорючее и взломо-безопасное. С хорошей шумоизоляцией, иначе уровень шума в летний вечер.

К сожалению, большинство загородных домов значительную часть времени принадлежат сами себе, и способны привлечь кого угодно. Хорошо, если к Вашему возвращению он не ограблен и «не изнасилован». Когда я спрашиваю «потерпевших»: «Неужели не поставить было, хотя бы автомобильную сигнализацию?» – разводят руками. А ведь, если задуматься, стоит она 1,5-2 тысячи рублей. Аккумулятор , неспособный завести в мороз автомобиль, найти не проблема. При этом года три – четыре он ещё послужит в охране. Если у Вас не монументальное строение, достаточно подключить только сейсмодатчик (датчик удара), он в комплекте любой сигнализации.

Жидкотопливный генератор, моторесурс которых редко превышает 3000 часов (это четыре года работы по два часа в сутки), не учитывая возможности преждевременного выхода из строя. Даже при минимальной нагрузке, расход топлива не будет менее 1 литра в час, плюс масло, которое необходимо менять. Итого около 70.000 рублей + стоимость генератора. Не многовато ли, за минимум комфорта по два часа в сутки?

Приобретать генератор мощностью менее 2,5 кВт нецелесообразно, но и постоянно полная мощность не используется. В итоге снимается 200 – 250 Вт, это 7-10% (КПД сродни паровозу и стремится к нулю), хотя износ всё равно происходит.

Ветроэлектрическая установка (ветрогенератор), которая в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, при среднегодовой скорости ветра 2 м/с, малоэффективна.

При нынешних ценах на землю, и без того малых участках, монтировать ветрогенератор с растяжками на высокую мачту – накладно и неудобно, устанавливать на крышу – чревато. Также необходимо установить надёжную молниезащиту (громоотвод) со значительным подъёмом, иначе ветрогенератор являясь наивысшей заземлённой точкой, привлечёт разряды на себя. В результате “погибнет” сам, прихватит с собой все внутренние цепи и потребители. Удача, если не случится возгорание.

Используя автономные альтернативные источники энергии необходимо особо обратить внимание на класс энергопотребления и мощность нагрузки.

Так холодильник , выпущенный при «Ватерлоо» более греет помещение, нежели охлаждает продукты. Если таковой имеется, установить его лучше в прохладном месте. Это снизит энергопотребление, а внешний испаритель (как правило, находится на задней стенке) подсушит и прогреет помещение.

Подавляющее большинство, имеющее загородный дом, дачу, коттедж, вынуждено обесточивать жилище в силу опасности короткого замыкания (сырость, перепад или скачёк напряжения, грозовые разряды). Повреждения «сетевой» проводки грызунами часто приводят к возгоранию.

В мае 2009 года, к нам в офис позвонили из транспортной компании, услугами которой мы регулярно пользуемся. Диспетчер сообщила нам, что у автомобиля «Газель» с нашим оборудованием, отправленным в Нижний Новгород, в трехстах километрах от Санкт-Петербурга, вышел из строя генератор и их «находчивый» водитель просит.

Ещё десять лет назад Ваш покорный слуга считал дачников рабами своей «фазенды» и не понимал «головной боли» связанной с посадкой, уходом, поливом и прочими «заморозками» на почве в которые добровольно зарываются носом вроде не глупые люди. Ну что можно увидеть за время отпуска на шести сотках в знакомой всем позе дачника?

Ответ на этот вопрос появился спонтанно и ненавязчиво.

В предыдущей статье я уже приводил экономическую составляющую приобретения участка и строительства загородного дома. Позволю себе короткое резюме:

Купить шесть – десять соток и построить загородный дом в садоводстве, иными словами в «муравейнике», где по выходным Вам обеспечен «Шансон и разгуляево любимых соседей», дешевле 1.500.000 рублей сложно. Если в пределах разумной досягаемости есть приличный водоём, то без чуда невозможно.

В силу объективных обстоятельств Ваш покорный слуга столкнулся с необходимостью электрификации загородного дома в 2000 году. И могу обоснованно заявить, что не являясь поклонником корейской кухни «съел собаку вместе с будкой на поляне» альтернативных, возобновляемых источников энергии. Первое разочарование случилось после.

Солнечное отопление дома – эффективный метод использования альтернативных источников энергии

Разработка новых технологий в альтернативной энергетике побудила людей задуматься над применением их в повседневной жизни. В последнее время растет популярность использования солнечной энергии.

За рубежом уже давно такой метод отопления вытеснил традиционный. Тем более сейчас возрастает стоимость поступления тепла в дома. А отопление от солнца не требует оплаты каждый месяц. Солнечная батарея для дачи – продуктивный способ уменьшения затрат в летний период.

Проживая в квартире, многие задумываются об установке такой системы в загородном доме. Ведь она потребует вложений только на первоначальной стадии. Срок службы может достигать четверти века. А окупаемость данного метода будет достигнута в течение трех лет.

Разновидности

Солнечная энергия, используемая для отопления, может преобразовываться двумя видами оборудования:

  • батареи – производят электрический ток, который далее поступает на электрическое оборудование;
  • коллекторы – в них происходит нагревание теплоносителя (жидкости), который отдает свое тепло.

Солнечный коллектор для отопления может быть подключен к действующей системе подачи тепла. Еще таким приспособлением можно нагревать воду.

Преимущества и недостатки

Подача тепла, обеспечиваемая светом, имеет такие положительные качества:

  • расходы на топливо уменьшаются;
  • неисчерпаемость источника;
  • экологическая чистота энергии;
  • простота употребления;
  • независимость от мировых проблем;
  • свободная возможность применения;
  • возможность установки дополнительных устройств;
  • бесшумность работы;
  • продолжительный срок эксплуатации.

Но отопление на солнечных батареях обладает и рядом недостатков:

  • большие затраты при установке и монтаже;
  • необходимость размещения с южной стороны дома;
  • важно территориальное нахождение объекта, где будут установлены солнечные батареи для дома;
  • прочная поверхность крыши из-за тяжелого веса;
  • зимой результативность от работы снижается;
  • требуется точный расчет при монтаже;
  • совместимость с иным способом отопления для гарантии постоянного поступления тепла.

Устройство батарей

Установки лучше всего размещать на южной стороне дома, чтобы поток лучей был максимальным. Батареи на крыше должны располагаться под углом, который соответствует 30°.

Отопление солнечными батареями предполагает появление напряжения под действием света. Затем напряжение подается на другие предметы. Они оснащены аккумулятором, который копит энергию, а затем в пасмурную погоду отдает ее.

Батареи состоят из:

  • наружной прозрачной панели, внутри которой перемещается вода или воздух;
  • черной площадки из металла, которая вбирает лучи;
  • накопителя, в котором находится нагретая вода или газ.

Система солнечного отопления включает основные составляющие:

  • преобразователь обыкновенный;
  • преобразователь постоянного тока в переменный;
  • датчик для регулировки уровня заряда;
  • аккумулятор;
  • механизм выбора мощности.

Солнечные батареи на крыше преимущественно употребляются для производства электричества. Поэтому такой способ сочетается с электрическим способом подачи тепла в доме, а также там, где присутствуют теплые полы. При выборе обогрева дома мощными моделями можно еще получить питание для нагревания воды.

Устройство коллекторов

Солнечные коллекторы для отопления предполагают преобразование тепловой энергии. Тепловой носитель под воздействием света нагревается и в дальнейшем отдает тепло. Эффективность тепла, получаемого от солнечных коллекторов, зависит от объема светового потока, и влияет на отопление.

Разновидности коллекторов:

  • в качестве теплоносителя применяется антифриз;
  • в качестве теплоносителя употребляется воздух.

Если применяется жидкостный теплоноситель, то различают плоские и трубчатые коллекторы.

Плоские коллекторы состоят из:

  • абсорбер – поглощает лучи света;
  • прозрачный слой;
  • поверхность с изоляцией тепла.

Плоские коллекторы оснащены трубками, уложенными в виде змейки. Трубки имеют по два отверстия – входное и выходное. Возможно подключение от одного или двух патрубков.

Трубчатые коллекторы, как и плоские, содержат трубки, по которым движется теплоноситель. Трубчатые коллекторы снабжены двумя категориями трубок. Первая категория – коксиальные. Их конструкция состоит из трубки, помещенной в другую трубку. Причем концы у обеих запаяны. Между стенками получается вакуум. Вторая категория – перьевые, состоящие из одной трубки. Она содержит адсорберную перьевую планку.

Воздушные коллекторы предполагают воздушную передачу теплоты. Поток воздуха поддается регулированию с учетом температуры помещения и уровня нагрева коллектора. Воздух из коллектора имеет прямую возможность поступать в помещение либо в вентиляционную систему. Воздушные коллекторы подходят для отопления гаража или дачи. Они обычно крепятся на стену.

Выбор типа отопления


Как выбрать солнечную батарею для дома – этот вопрос интересен многим, желающим приобрести этот тип подачи тепла для жилища. Для южных областей лучше выбирать плоский вид коллектора, так как при таких условиях эффективность установки будет выше.

Территории, где господствует холодный климат, для отопления дома лучше использовать солнечный коллектор трубчатого типа. Эти нагреватели можно подобрать по находящемуся веществу в тепловом канале, который будет подходить климату местности.

Воздушные коллекторы служат вспомогательным солнечным оборудованием для отопления. Они хорошо нагреваются солнцем, но при пасмурной погоде возникают проблемы. Гелиосистемы такого типа прекрасно впитывают энергию зимой, когда лучи еще отражаются от снега. Таким образом, выбрать солнечные батареи можно с учетом целей применения и климатических условий.

Солнечные системы отопления, работающие от батарей, чаще всего находят применение при взаимодействии с другими видами отопительных приборов, работающих от электричества. Солнечные панели можно совместить с электрическими аккумуляторами и получить дополнительное электричество для дачи. Хотя гелиосистемы для отопления в этом случае потребуют большую площадь дома.

Монтаж

Это оборудование можно располагать на кровле. При этом монтаж солнечных батарей на крыше требует либо ее переделку, либо замену какой-либо части на пластины нагревателей. Можно подбирать нагреватели, внешне похожие на кровельный материал. Еще из выбираемых панелей солнечных батарей можно заменить полностью небольшую крышу.

Монтаж солнечных батарей включает основные этапы:

  • панель устанавливается на крышу дома;
  • на какой-нибудь стене размещается контролер (для низковольтных приборов);
  • установка аккумулятора;
  • подсоединение инвертора (для высоковольтных приборов).

Гелиосистемы для отопления дома необходимо устанавливать с помощью специальных квалифицированных служб.

Солнечная система отопления в зимний период может быть очищена от снега специальной щеткой.

Существует много мнений насчет того, что солнечные обогреватели слишком долго окупаются и обладают низкой эффективностью. Несмотря на это появляется все больше людей, которые используют солнечные батареи для отопления дома в комплекте с другими источниками. Ведь многие стремятся сэкономить средства благодаря гелиосистемам в столь нестабильной экономической ситуации. А обогреватель на даче, работающий на солнечных батареях, снижает многие затраты.

Читайте также:  Летняя печь для готовки на улице: фото, как построить уличную печь из кирпича своими руками
Добавить комментарий