Le fonti di energia aiutano a fornire le funzioni di tutte le linee di comunicazione. Con la temporanea assenza delle principali autostrade, è possibile utilizzare fonti alternative di elettricità. Non sono così popolari come quelli tradizionali, ma sono più redditizi in termini di funzionamento e praticamente non danneggiano l'ambiente.
Dove e in quale forma ottenere risorse energetiche
Le fonti di energia tradizionali sono stazioni termiche, nucleari e idroelettriche. Le forniture di energia alternativa possono essere autorigeneranti, efficienti, economiche e rispettose dell'ambiente. In effetti, c'è energia nelle risorse naturali, devi solo provare a estrarla. Senza competenze speciali, è possibile eseguire le seguenti attività:
- installare collettori solari e batterie per alimentare l'illuminazione o l'acqua calda;
- montare generatori eolici;
- utilizzare pompe di calore per riscaldare la casa a causa del calore di acqua, terra o aria;
- applicare impianti di biogas per la lavorazione di animali, uccelli, rifiuti umani.
Lo svantaggio delle fonti energetiche non tradizionali sono i grandi investimenti finanziari per la loro organizzazione.
Fonti di energia rinnovabile
A causa delle limitate risorse di carburante, gli scienziati di tutto il mondo stanno sviluppando e mettendo in funzione le fonti energetiche del futuro. Le energie rinnovabili includono:
- Generatori di elettricità - in Russia i più comunemente usati sono elettrici, benzina e gas. Quest'ultimo funziona con carburanti liquefatti e naturali, grazie al suo basso livello di rumore è utilizzato nella vita di tutti i giorni ed è durevole.
- Energia solare: una persona usa la radiazione elettromagnetica. La fonte di elettricità e riscaldamento autonomo è silenziosa, rispettosa dell'ambiente.
- Turbine eoliche - operano sulla base della trasformazione dell'energia cinetica del vento nella rotazione meccanica di una turbina che genera corrente alternata. I mulini a vento orizzontali e verticali sono altamente efficienti.
- Biocarburanti: le migliori opzioni sono grassi di semi oleosi, alghe, gas di scarico organici.
- Le stazioni a ruota idraulica sono una comoda fonte di energia se c'è un fiume vicino alla casa. La ruota della turbina è azionata da flussi d'acqua.
- Soluzioni geotermiche - in territori sismicamente attivi convertono il calore che si verifica quando viene rilasciata acqua geotermica.
La Russia ha diverse stazioni solari - nella regione di Orenburg (capacità 40 MW), nella Repubblica del Bashkortostan (capacità 15 MW), in Crimea (10 unità da 20 MW ciascuna).
L'applicazione di energia solare
L'elettricità alternativa basata sulla radiazione solare elettromagnetica è giustificata per le persone che hanno un cottage nel paese. Il motivo è l'indicatore della potenza totale in caso di bel tempo non superiore a 5-7 kW all'ora. Ad oggi, sono popolari diverse installazioni solari.
Pannelli solari
L'assemblaggio di dispositivi è realizzato con convertitori fotovoltaici. Gli elementi industriali sono costruiti da minatori che generano corrente quando esposti alla luce diretta. Nel settore privato, i convertitori di silicio di tipo poli e monocristallino sono popolari. Questi ultimi differiscono per un'efficienza del 13-25%, ma i policristallini sono più economici. L'intervallo di temperatura delle piastre va da -40 a +50 gradi.
Collettori solari
Usato per riscaldare aria o acqua. L'utente può impostare la direzione dei flussi riscaldati, organizzare una riserva in caso di maltempo. I produttori producono tre modifiche dei collettori: aria, piatta e tubolare.
- Plastica piatta. Sono un pannello nero e trasparente in un caso con una bobina di rame centrale. Quando esposto alla luce solare, l'elemento scuro inferiore si riscalda. Trasferisce il calore a una serpentina di rame che riscalda l'acqua. Il collettore piano è adatto per il riscaldamento dell'acqua in piscina o doccia esterna. Meno tecnologia: per riscaldare grandi volumi, sono necessari molti elementi.
- Tubolare. Sembrano tubi sottovuoto o coassiali in vetro. L'acqua riscaldata dal sole scorre su di loro. Il calore concentrato all'interno di un sistema speciale riscalda l'acqua nel serbatoio. Il sedimento viene utilizzato per far circolare i flussi d'acqua. Un collettore tubolare è una buona soluzione per il riscaldamento dell'acqua in acqua calda e il riscaldamento.
- Collettori solari aerei. I dispositivi assomigliano ai modelli in plastica piatti grazie al fondo nero e al pannello superiore trasparente. Le installazioni dimensionali si trovano sulla parete orientale o sud-orientale. In essi, a causa del calore solare, riscalda l'aria fornita alla casa e ai locali di servizio con ventilatori speciali.
L'energia solare è la migliore per i pavimenti caldi.
Pannelli solari fatti da sé
Le installazioni solari sono un'alternativa all'elettricità tradizionale, che una volta finita è costosa. Con il tuo assemblaggio, puoi ridurre i costi di costruzione di 3-4 volte. Prima di iniziare a creare un pannello solare, è necessario comprendere il principio della sua funzionalità.
Come funziona il sistema di energia solare
Per presentare il principio di funzionamento, vale la pena iniziare con il design. Il dispositivo delle fonti di energia solare comprende:
- pannello solare - un complesso di unità per convertire la luce solare in un flusso elettronico;
- Batteria: ce ne sono diverse nel sistema, il numero dipende dalla capacità dei consumatori;
- controller di carica: fornisce la normale ricarica della batteria senza ricaricare;
- inverter - trasforma la corrente a bassa tensione da batterie a corrente ad alta tensione (3-5 kW sono sufficienti per una casa).
I pannelli solari producono singolarmente correnti di bassa tensione (circa 18-21 V), sufficienti per caricare una batteria da 12 volt.
Creazione di un pannello solare
Il gruppo batteria è costituito da fotocellule modulari. In un modulo domestico ci sono 30, 36 e 72 elementi. Sono collegati in serie con una fonte di alimentazione, la cui tensione massima è di 50 V.
Per la parte del corpo avrai bisogno di barre di legno, fibra di legno, plexiglass e compensato. Il fondo della scatola è tagliato in compensato e inserito in una cornice di barre spesse 25 mm. I fori sono realizzati attorno al perimetro del telaio. Per evitare il surriscaldamento degli elementi, la fase di perforazione dovrebbe essere di 15-20 cm.
Per la dimensione inferiore, conta il numero di fotocellule e misura ciascuna.
Da un pannello di fibra con un coltello da ufficio, un substrato è fatto di pannello di fibra con fori di ventilazione. Sono realizzati secondo uno schema a nidi quadrati con un rientro di 5 cm, quindi:
- Gli elementi sono impilati sopra il substrato e saldati.
- Le connessioni vengono effettuate in sequenza, in ordine.
- Le file finite sono collegate ai bus che conducono corrente.
- Gli elementi sono capovolti e fissati sul sedile con silicone.
- Controllare i parametri della tensione di uscita. La sua gamma va da 18 a 20 V.
- 2-3 giorni eseguono la batteria per testare la capacità di ricarica.
- Alla fine del test, i giunti sono sigillati.
Dipingere e asciugare il supporto 2 volte.
Dopo aver verificato il funzionamento, il pannello solare viene assemblato:
- Portare fuori i contatti di ingresso e uscita.
- Ritaglia il coperchio dal plexiglass e fissalo con le viti sui fori prefabbricati.
- Quando si utilizza un circuito a diodi di 36 diodi con una tensione di 12 V, l'acetone viene rimosso dalla parte.
- I fori sono realizzati nel pannello di plastica, i diodi sono inseriti e saldati.
Nell'ultima fase, l'installazione e l'orientamento del pannello solare vengono effettuati per facilitare l'accesso ai servizi e l'efficienza energetica.
Regole per l'installazione di un pannello solare
Le modifiche industriali possono ruotare in modo indipendente. I dispositivi domestici devono essere impostati in diversi modi:
- La rimozione da aree ombreggiate: un albero o una casa alta nelle vicinanze renderà il dispositivo inefficiente.
- Punto di riferimento sul lato soleggiato. I residenti dell'emisfero settentrionale orientano la struttura a sud, a sud - a nord.
- L'angolo di inclinazione - è legato alla latitudine geografica del sito. In estate, è meglio inclinare il pannello solare di 30 gradi rispetto all'orizzonte, in inverno - 70 gradi.
- Disponibilità di accesso per la manutenzione: pulizia di polvere, sporco, neve aderente.
Il dispositivo sarà efficace se i raggi diretti del sole sulla copertura.
Caratteristiche dei generatori eolici
Le fonti di elettricità del vento funzionano secondo il principio della conversione dell'energia cinetica in energia meccanica e quindi in corrente alternata. L'elettricità può essere ottenuta ad una velocità minima del flusso del vento di 2 m / s. La velocità ottimale del vento va da 5 a 8 m / s.
Tipi di generatori eolici
A seconda del tipo di montaggio del rotore, ci sono modifiche:
- Orizzontale: differisce per la quantità minima di materiali per produzione e alta efficienza. Gli svantaggi del dispositivo sono l'alto montante di montaggio e la complessità della parte meccanica.
- Verticale: lavora in una vasta gamma di velocità del vento. La specificità del generatore è la necessità di un'ulteriore fissazione del motore.
In base al numero di pale, esistono modelli a lama singola o multipla. Per materiale, le pale sono classificate in vela e rigide. Il passo delle viti dell'installazione può essere variabile (è possibile impostare la velocità operativa) e fisso.
Durante la costruzione di un'installazione eolica, la fondazione viene necessariamente creata e rafforzata.
Progettazione del generatore eolico
Il generatore eolico finito è composto dalle seguenti parti:
- torre - è collocato in una zona ventosa;
- generatore di pale;
- controller lama - converte la corrente alternata in corrente continua;
- inverter - trasforma la corrente continua in corrente alternata;
- accumulatore;
- serbatoio d'acqua.
La batteria accumulativa attenua la differenza nella stagione dei venti e nel periodo di calma.
Realizzare un generatore eolico a bassa velocità da un generatore di macchine
Dal momento che un kit per il montaggio di un generatore eolico costa da 250 a 300 mila rubli, è consigliabile realizzare il progetto da soli. Avrai bisogno di un generatore di auto e una batteria.
Le pale forniscono il funzionamento di altri dispositivi del mulino a vento. Puoi realizzarli da tubi in tessuto, metallo o plastica come segue:
- Scegli un materiale con una buona resistenza al vento - da 4 cm di spessore.
- Calcola la lunghezza della lama in modo che il diametro del tubo sia 1/5.
- Tagliare il tubo e applicarlo come modello.
- Cammina lungo i bordi di tutti gli elementi con un panno smerigliato per rimuovere i dossi.
- Fissare le lame di plastica sul disco di alluminio.
- Equilibrare la ruota bloccandola in senso orizzontale.
- Macinare i bordi della ruota del vento mentre si ruota.
Il design ottimale delle lame è un numero elevato, ma più piccolo.
Il progetto di fabbricazione dell'albero deve iniziare con la selezione del materiale. Avrai bisogno di un tubo di acciaio con una lunghezza di 7 me un diametro di 150-200 m. Se ci sono ostacoli, la ruota si alza 1 m sopra di loro.
Per una maggiore stabilità strutturale, i picchetti per lo stiramento sono realizzati in acciaio o cavo zincato di spessore 6-8 mm.L'albero e le spine devono essere cementati.
Il processo di modifica dell'oscillatore consiste nel riavvolgere il gruppo di avviamento e creare un rotore basato su magneti al neodimio. Nel dispositivo, i fori vengono praticati sotto di essi. I magneti devono essere posizionati alternando i poli e riempire i vuoti con resina epossidica.
Il rotore è avvolto in carta per riavvolgere la bobina in una direzione secondo uno schema trifase. Nell'ultima fase, il generatore è testato - a 300 rpm dovrebbe mostrare 30 V.
Più si accende la bobina, più efficiente è il generatore.
Le fonti eoliche alternative di calore ed energia elettrica vengono raccolte dopo la fabbricazione dell'asse di rotazione. Avrai bisogno di un tubo con due cuscinetti e una coda in lamiera zincata di 1,2 mm di spessore.
Il generatore è attaccato all'albero attraverso il telaio del loro tubo. La distanza dalla trave alle pale dovrebbe essere superiore a 25 cm Dopo aver montato la struttura di base, vengono montati il regolatore di carica, l'inverter e la batteria.
Riscaldamento di una casa con pompe di calore
L'Europa utilizza pompe di calore da diversi anni, interagendo con tutti i tipi alternativi di elettricità. In estate e in inverno, le unità prendono calore dal suolo, dall'aria, dall'acqua e la indirizzano per riscaldare la stanza.
Varietà di pompe di calore
A seconda delle esigenze di riscaldamento, è possibile scegliere modelli con 1, 2, 3 circuiti, 1-2 condensatori. Funzioneranno per il riscaldamento e il raffreddamento o esclusivamente per il riscaldamento.
In base al tipo di fonte di energia e al metodo di produzione dell'elettricità, i dispositivi sono:
- Aria-acqua. Il calore scorre dall'aria e riscalda l'acqua. I sistemi sono adatti per zone climatiche con una temperatura invernale di -15 gradi.
- Terra-acqua. Attuale per una zona climatica temperata. Montato nel terreno per mezzo di un collettore o una sonda senza permessi per la perforazione.
- Acqua-acqua. Installato vicino agli stagni. In inverno, la pompa fornisce calore alla grande casa riscaldando la fonte.
- Acqua-aria. La fonte di energia è un serbatoio. Il calore fluisce attraverso un compressore nell'aria. Diventa un refrigerante.
- Terra-aria. Il suolo è una fonte di calore che viene trasferita nell'aria dal compressore. Trasportatore di energia - liquidi antigelo.
- Aria per aria. I dispositivi funzionano secondo il principio del condizionamento dell'aria - per il raffreddamento e il riscaldamento.
La scelta della fonte di calore dipende dalla geologia dell'area e dalla presenza di ostacoli per i movimenti di terra.
Come funziona la pompa di calore
La pompa di calore funziona sulla base del ciclo di Carnot - aumento della temperatura durante una forte compressione del liquido di raffreddamento. Poiché i dispositivi hanno 3 circuiti di lavoro (2 - esterno, 1 - interno), un condensatore, un evaporatore e un compressore, lo schema della loro azione può essere rappresentato come segue:
- Il refrigerante primario (situato nell'acqua, nell'aria, nel terreno) elimina il calore e le fonti con potenziali bassi. La temperatura massima del nodo è di circa + 6 gradi.
- Un portante a bassa temperatura con bassa temperatura si trova nel circuito interno. Quando riscaldato, il refrigerante evapora; il suo vapore nel compressore viene compresso. A questo punto, il calore viene rilasciato. Temperatura del vapore - da +35 a +65 gradi.
- Il calore nel condensatore entra nel liquido di raffreddamento dal circuito di riscaldamento. I vapori si condensano e vengono inviati all'evaporatore.
Il ciclo della pompa di calore viene ripetuto costantemente.
Pompa di calore fatta a mano
Il fatto in casa è abbastanza reale se si hanno parti funzionanti di elettrodomestici.
Per preparare il condensatore e il compressore avrai bisogno di:
- Fai il compressore della pompa dal compressore del frigorifero o dell'aria condizionata. Il dettaglio è fissato con una sospensione morbida sulla parete del locale caldaia.
- Crea un condensatore. L'opzione migliore è un serbatoio in acciaio inossidabile da 100 litri.
- Tagliare il contenitore a metà con una smerigliatrice, quindi inserire la bobina (tubo di rame del frigorifero o del condizionatore d'aria).
- Dopo aver installato la bobina, saldare le metà del serbatoio.
Per una cucitura di alta qualità, utilizzare la saldatura all'argon.
L'evaporatore è realizzato sulla base di un serbatoio di plastica da 75-80 litri con una bobina di rame da un pollice di diametro. È avvolto intorno a un tubo di acciaio di 300-400 mm di diametro. I giri sono riparati con perforato.
Viene tagliato un filo sulla bobina per l'accoppiamento con la tubazione. Il refrigerante viene pompato nell'unità, dopodiché l'evaporatore viene montato sulla parete.
La fonte ottimale per questi metodi alternativi di generazione di calore ed elettricità sarà l'acqua di un pozzo o di un pozzo. Il liquido non si congela nemmeno in inverno.
Ci vorranno 2 pozzi:
- per l'assunzione di acqua e la sua fornitura all'evaporatore;
- per scaricare l'acqua di scarico e il suo flusso verso l'evaporatore.
L'autonomia della pompa di calore sarà fornita da meccanismi automatici per controllare il movimento del liquido di raffreddamento lungo i circuiti di riscaldamento e la pressione di freon.
Generazione di calore da altre fonti alternative
Quando si organizza il primo circuito esterno della pompa, è necessaria una fonte di calore efficace:
- Tubi ad anello nell'acqua. Uno stagno senza una grande profondità di congelamento o un fiume fornisce l'efficacia della tecnologia. I tubi vengono posati sott'acqua con l'aiuto del carico.
- Campi termali. I tubi vengono sepolti sotto il congelamento del terreno - viene rimosso un grande strato di terreno.
- Sorgenti geotermiche. I pozzi sono perforati a grande profondità. Avviano circuiti con refrigeranti.
- Aria esterna Il calore viene estratto da pozzi di ventilazione o canali del vento.
L'aspetto negativo della pompa di calore è l'alto costo e i costi di installazione di fonti di calore.
Impianti di biogas
L'elettricità organica alternativa viene prodotta utilizzando sistemi di biogas. I dispositivi consentono il trattamento di rifiuti di pollame e animali. Il gas risultante viene purificato ed essiccato e quindi utilizzato come refrigerante. Le masse residue saranno un fertilizzante efficace e sicuro per il suolo.
Principio tecnologico
I gas si formano durante la fermentazione di rifiuti biologici da animali e uccelli. Un ambiente anaerobico senza ossigeno è ottimale. Aumenta l'attività dei batteri mesofili e termofili. Per l'efficienza del processo, la massa dovrà essere miscelata a mano usando un bastoncino o miscelatori meccanici. In condizioni ideali, si ottengono da 1 a 4,5 litri di gas in 1 litro di un contenitore chiuso riscaldato a una temperatura di +50 gradi.
Sistema di biogas per una casa privata
Il bioreattore più semplice è un contenitore con un coperchio e un meccanismo di miscelazione. Viene praticato un foro nel coperchio del tubo di scarico del gas. La sua quantità sarà sufficiente per 1-2 bruciatori.
Bunker sotterraneo o elevato aumenta il volume utilizzabile. La struttura sotterranea è realizzata in cemento armato con uno strato superiore di isolamento termico. La capacità è divisa in scomparti. Il letame viene caricato nel trasportatore, riempiendo la tramoggia dell'80-85%. L'area rimanente viene utilizzata per l'accumulo di gas. Viene scaricato attraverso un tubo speciale, la cui seconda estremità si trova nel blocco idraulico. Dopo lo scarico, il gas purificato entra nella casa.
Tipi alternativi di estrazione di risorse di calore ed elettricità non sono attualmente disponibili per i residenti degli appartamenti. Possono essere utilizzati da residenti di case private e fattorie. L'unico inconveniente delle fonti rinnovabili è il costo di organizzazione del sistema, ma gli investimenti finanziari pagano dopo 1-2 anni di attività.
