Alternativna energija za dom: pregled nestandardnih virov energije

“Zelena energija” privablja s preprosto kozmičnimi perspektivami. Iz okolja lahko popolnoma brezplačno pridobivamo neizčrpno energijo za oskrbo avtonomnih komunikacij. Poleg tega se njen vir vsak dan obnavlja brez človekovega sodelovanja.

Vendar, da bi lahko pametno uporabljali resnične darove narave, moramo vedeti, kako delujejo in kje se uporabljajo. Se strinjate?

Vse o tem, kako se alternativna energija uporablja za dom, boste izvedeli iz našega članka. Po pregledu informacij, ki smo jih predstavili, boste lahko izbrali najprimernejšo možnost za pridobivanje toplote ali električne energije.

Podrobno smo opisali naprave, ki predelujejo energijo sonca/veter/vode/zemlje. Kratko in izjemno preprosto smo razložili način njihovega delovanja. Predloženi podatki vam bodo pomagali primerjati načine in vire pridobivanja energije.

Vrste alternativnih virov energije

Pridobiti industrijske modele sodobnih naprav za pridobivanje toplotne ali električne energije iz okolja ni tako težko.

Med najbolj priljubljene možnosti take opreme lahko štejemo:

• sončne celice;
• sončni kolektorji;
• vetrni generatorji;
• toplotne črpalke;
• generatorji bioplina.

Znanost ne miruje, pojavljajo se vedno novi modeli naprav za pridobivanje alternativne energije. Pomembno je ne le izbrati ustrezen način, ampak ga tudi pravilno namestiti. Zelo pogosto ni mogoče uporabiti samo ene naprave. Lahko kombiniramo uporabo različnih virov.

Na primer, sončna celica daje več električne energije poleti, vetrni generator pa pozimi. Kombinacija teh dveh naprav omogoča zadostno količino avtonomne električne energije skozi vse leto. Podobno lahko kombiniramo tudi druge naprave.

#1: Uporaba sončnih celic

Ti elementi postajajo vse bolj priljubljeni in raznoliki. Prodajajo jih tako v obliki gotovih kompletov kot tudi posameznih fotocelic. S slednjimi radi delajo amaterski mojstri, ki vse raje delajo sami – to je relativno lahka naloga.

Če želite izdelati sončno baterijo s prilagojenimi parametri, morate kupiti potrebno število gotovih fotoelementov in jih spajkati v skupno vezje.

Prozorne elemente, ki prekrivajo delovno površino sončnih baterij, nameščajo na stekla visokih stavb, vendar jih lahko uspešno uporabljate tudi v zasebni stanovanjski gradnji.

Ločimo monokristalne in polikristalne fotoelemente. Prvi so bolj produktivni in trajni, vendar so učinkoviti le, če prejemajo stabilen tok energije. Polikristali imajo nižji izkoristek in krajšo življenjsko dobo, vendar lahko delujejo precej učinkovito tudi v pogojih povečane oblačnosti.

Fotoelemente namestijo pod plastjo trdnega prozornega materiala, da lahko absorbirajo energijo in pri tem ostanejo v ustreznem položaju. Ohišje s prozorno zunanjo površino je videti kot kovinski okvir. Uporablja se za pritrditev plošč.

Včasih namesto kovinskega ohišja uporabijo leseno konstrukcijo. To je manj trajen, a povsem sprejemljiv izbor.

Plošče s fotoelementi sončnih baterij namestijo na najbolj sončni strani stavbe, običajno – na strehi. Pomembno je tudi pravilno izbrati razsmernik in akumulatorje.

Konstrukcija s sončnimi baterijami je precej okorna, zato jo največkrat postavijo neposredno na streho hiše. Ohišje namestijo na podstavek tako, da je ploščo s fotoelementi mogoče obračati; to omogoča sledenje gibanju sonca in lovljenje več UV žarkov glede na letni čas.

Ob obilnih padavinah panel obrnejo v navpični položaj, da preprečijo poškodbe in zmanjšajo morebitno onesnaženje. Namestitev panelov je le prva faza izvedbe tovrstnega sistema.

Za njeno polno delovanje bo treba priključiti fotoelemente preko polnilne naprave na sončni inverterski sistem.

Za shranjevanje pridobljene električne energije bodo potrebne baterije za sončne panele, na primer SUNLIGHT PzS. Take elemente je mogoče namestiti pod zemljo, na precej veliki globini – do treh metrov.

Pravilna izbira inverterja za sončne baterije in krmilnika baterij je pomemben trenutek pri zagotavljanju maksimalne učinkovitosti celotnega sistema. Bolj ko so vse komponente pravilno izbrane in bolj kakovostno so opravljeni posebni izračuni, manjše bodo izgube električne energije.

Zanimiva vrsta sončnih baterij je gibljiva folijska različica, katere delovna plast je nanesena na polimerno folijo. Nameščajo jih na stekla oken visokih stavb, seveda na najbolj sončni strani.

Izkoristek takih elementov je nekoliko nižji kot pri tradicionalni različici – le 7%. Toda udobje njihove uporabe in prihranek prostora kompenzirata to pomanjkljivost.

Naprava Betaray za okrepitev potenciala zajete sončne energije izgleda elegantno in moderno. Namestimo jo lahko na dvorišču zasebne hiše ali na strehi večnadstropne stavbe.

Moderno in nenavadno izgleda naprava z imenom Betaray. To je precej velika steklena krogla, ki kot leča zbira sončne žarke in jih usmerja na panel s fotoelementi. Naprava se lahko vrti v samodejnem načinu, da doseže maksimum sončnih žarkov.

Posledično lahko uporabimo manj fotovoltaičnih celic in sončno svetlobo naredimo bolj stabilno. Ponoči Betaray lahko absorbira lunino in zvezdno svetlobo. To je malo, vendar zadostuje za zagotavljanje polne ulične razsvetljave. Celotna naprava ima impresiven izkoristek za sončne celice – 35%.

Koristni nasveti za izbiro, namestitev in uporabo sončnih baterij so predstavljeni tukaj:

#2: Uporaba sončnih kolektorjev

To je sodobnejša in učinkovitejša različica poletnega tuša. Tudi na najbolj skromni vikendici je sod z vodo, ki se čez dan segreje do precej spodobne ravni.

Če na streho namestite sistem ozkih cevi, po katerih kroži voda, lahko pridobite opazno količino toplote, s čimer popolnoma oskrbite hišo s toplo vodo in celo z dokaj spodobnim ogrevanjem.

Sončni kolektor predstavlja sistem ozkih cevi, po katerih kroži tekoči prenosnik toplote. Naravni konvekcijski procesi zagotavljajo kroženje vode, ki jo segreje sonce, brez uporabe črpalke (+)

Delovanje tega alternativnega vira energije temelji na sposobnosti vode in zraka, da pri segrevanju krožita. Rezervoar toplotnega izmenjevalnika je nameščen višje od cevi kolektorja. Segreta voda se dviga navzgor in vstopa v zgornji del spiralnega cevovoda toplotnega izmenjevalnika.

Ko se pri stiku z vodovodno vodo ohlaja, se nosilec toplote sončnega kolektorja spusti navzdol in se ponovno premakne v cevi, ki jih segreva sonce.

Naravno kroženje segrevajoče in ohlajajoče vode omogoča, da se lahko brez posebnih črpalk ali druge električne opreme.

Najenostavnejšo različico takšnega sistema je mogoče izdelati iz dostopnih materialov: cevi različnih premerov, kovinske plošče kot podlaga. Podstavek, na katerega je pritrjena podlaga, je mogoče izdelati iz kotnikov ali drugih kovinskih elementov.

V tej različici domačega sončnega kolektorja so cevi privarjene na kovinsko podlago, kot okvir je uporabljena debela deska

Običajno del sistema, ki je na prostem, pobarvajo črno, da povečajo njegovo sposobnost absorbiranja toplote. Podlago s cevmi pritrdijo tako, da je mogoče spreminjati kot nagiba.

Preostane še ureditev rezervoarja za toplotni izmenjevalec, namestitev tuljave vanj in povezava elementov sistema med seboj ter s sistemom oskrbe z vodo in/ali ogrevanjem.

Podrobna tehnologija izdelave sončnega kolektorja za ogrevanje je opisana v tem članku.

Industrijski modeli sončnih kolektorjev so veliko bolj učinkoviti kot “domače izdelave” in lahko delujejo vse leto, vendar je cena takšnega sistema lahko precej visoka.

Seveda so sodobni sončni kolektorji industrijske proizvodnje bolj zapleteni in delujejo učinkoviteje. V nekaterih napravah se kot nosilec toplote uporablja freon, ki omogoča pridobivanje toplotne energije tudi v času mraza.

Industrijske enote so lahko opremljene z vakuumskimi cevmi, blokom s fotoelementi, temperaturnimi senzorji, sistemom za samodejno upravljanje itd. Cena takšnega kolektorja je lahko precej visoka.

#3: Izkoriščanje vetrne energije

Vetrni generatorji – so naprave, znane že dolgo in precej priljubljene med ljubitelji okolju prijazne energije. Gre za precej zajetno napravo, zlasti če se lopatice vetrnice vrtijo v vodoravni ravnini. Zato so različice z navpično nameščenimi lopaticami bolj priljubljene.

Vetrni generatorji – so precej zajetni izdelki, ki jih je treba namestiti na odprtem območju, ki ga dobro prepihujejo vetrovi. Ena takšna naprava lahko v celoti pokrije potrebe po električni energiji zasebne hiše.

Vetrnico postavijo na visoko in trdno stojalo. Gibanje lopatic se prenaša na generator, pridobljena energija se shranjuje v akumulatorju. Nato se električna energija prenaša v notranji električni sistem hiše ali se uporablja na druge načine.

Doma izdelana vetrnica lahko pokrije potrebe po električni energiji majhnega počitniškega zemljišča:

Industrijski modeli sodobnih vetrnih generatorjev so običajno opremljeni s priročno elektronsko nadzorno ploščo.

Domače naprave so zasnovane po dokaj preprostih shemah in načrtih. Na internetu je mogoče najti veliko različic najrazličnejših vrst in oblik. Izbrati je treba primerno mesto za postavitev takšne konstrukcije, kjer piha močan veter in kjer agregat ne bo nikomur v napoto. Višje kot so nameščene lopatice, tem bolje.

Mobilna vetrna turbina Uprise ima razmeroma kompaktne dimenzije, v sestavljenem stanju jo je mogoče prevažati po javnih cestah.

Pred nedavnim je podjetje Uprise predstavilo izvirno rešitev – vetrno turbino, nameščeno na premično platformo. Po želji je napravo mogoče sestaviti v kompaktne dimenzije, nato pa jo z običajnim terenskim vozilom prepeljati in namestiti na drugem mestu.

Moč mobilne vetrne turbine Uprise znaša 50 kW. Po ocenah strokovnjakov s področja alternativne energetike je to povsem dovolj, da oskrbi z električno energijo ne preveč veliko zasebno hišo, in še s sosedi deliti odvečno elektriko.

Še bolj izviren način pretvorbe energije vetra v kilovate – letalno napravo Makani Power.

Makani Power – to je letalna oprema, ki omogoča dvig nabora majhnih vetrnih turbin na precejšnjo višino in pridobitev največje količine električne energije.

To je visoko znanstvena različica zmaja, na katerem so nameščene majhne vetrne turbine. Ideja je dostaviti generator v zgornje plasti ozračja, kjer je hitrost zračnega toka precej večja kot pri tleh. Energija prihaja navzdol po kablu, ki opravlja tudi funkcijo vrvi, ki drži 'zmaja'.

Zanimiv pregled popravila vetrnega generatorja SF-600-5 (Kitajska) omogoča oblikovanje predstave o možnih težavah s tehniko ekonomičnega razreda:

Zanimive ideje za samostojno izdelavo vetrnice so opisane v članku – Kako sami izdelati vetrni generator: naprava, princip delovanja + najboljši domači izdelki

#4: Ogrevanje s toplotnimi črpalkami

Te naprave so že zdavnaj dobile častno mesto v družini pripomočkov za pridobivanje okolju prijazne energije. Toplotna črpalka deluje približno tako kot hladilnik ali klimatska naprava, le v obratni smeri.

Naprave tega tipa se uporabljajo predvsem za ogrevanje bivališč, pa tudi za segrevanje vode. Čeprav obstajajo tudi modeli, ki poleti uspešno opravljajo naloge klimatske naprave.

Načelo delovanja toplotne črpalke temelji na absorpciji toplotne energije z nizkim potencialom v koncentrirano visokopotencialno toploto. Naprave tipa “zemlja-voda” so zahtevne za montažo, a učinkovite.

Kot vir toplote takšni sistemi uporabljajo energijo zraka, toploto tal in vode. Energija je povsod, vendar ima v teh virih nizek potencial. Zunanji krog toplotne črpalke zbira te razpršene drobtine toplotne energije in jih premika v sistem.

Za pretvorbo energije v visokopotencialno stanje uporabljajo hladilno sredstvo, običajno freon. Ta absorbira pridobljeno energijo, se segreje in vstopi v kompresor. Tukaj se hladilno sredstvo stisne in skozi uparjalnik vstopi v toplotni izmenjevalnik notranjega ogrevalnega kroga.

Nosilec toplote absorbira koncentrirano toplotno energijo, freon pa prehaja skozi uparjalnik in ponovno preide v tekoče stanje. Zdaj prejema nizkopotenčno energijo, se segreva itd.

Glede na vir toplotne energije ter vrsto toplotnega prenosnika izberemo tudi tip toplotne črpalke: "zemlja-voda", "voda-voda", "zrak-voda", "zrak-zrak" itd. S takšno napravo lahko uresničimo ne samo tradicionalno vodno ogrevanje, ampak tudi zračno.

Številni mojstri so uspešno obvladali samostojno izdelavo takšnega agregata, zanimive možnosti so opisane v naslednjih člankih:

1. Kako narediti toplotno črpalko iz starega hladilnika z lastnimi rokami: risbe, navodila in nasveti za sestavljanje
2. Geotermalna toplotna črpalka naredi sam za ogrevanje hiše: naprava, načrtovanje, samostojna montaža

Črpanje toplote iz zemlje – ni prav preprosta naloga, saj bo potrebno prostorno zemljišče in obsežna zemeljska dela. Cevi zunanjega kroga položimo v jarke in jih zasujemo z zemljo. Jasno je, da bo uporaba tega zemljišča v prihodnosti omejena.

Zunanjo enoto toplotne črpalke tipa “zrak-voda” je treba preprosto namestiti na primerno mesto, vendar takšna naprava morda ni preveč učinkovita pri nizki zunanji temperaturi.

Na ta način lahko zagotovimo stabilno temperaturo toplotnega prenosnika v zunanjem krogu, kar je pomemben pogoj za uspešno delovanje toplotne črpalke. Zelo priročno je, če je v bližini hiše vodno telo; zunanji krog lahko brez težav potopimo v vodo. Kot alternativa vodnemu telesu uporabimo vodni vrt.

Za zajemanje toplote iz zraka se ne uporabljajo cevi s tekočim toplotnim prenosnikom, temveč močni ventilatorji, ki potiskajo zrak v toplotni izmenjevalnik. Temperatura zunanjega zraka ni tako stalna kot v primerih z vodo ali zemljo, vendar pa je izbira mesta za napravo in montaža veliko preprostejša.

Žal so takšne naprave v severnih regijah malo učinkovite, saj ogrevanje ni možno že pri -20 stopinjah zunanje temperature. Problem se reši s kombinacijo dveh različnih ogrevalnih sistemov.

#4: Bioplin pri delovanju komunikacij

Odpadki – še en zanimiv vir za pridobivanje toplotne energije. Pri predelavi odpadkov s pomočjo anaerobnih bakterij se sproščajo snovi, kot so metan, vodikov sulfid, ogljikov dioksid in nekaj primesi.

To plinsko mešanico imenujemo bioplin; lahko jo obravnavamo tudi kot sodoben alternativni vir energije.

Za predelavo v biogeneratorju običajno uporabimo mešanico rastlinskih in živalskih odpadkov z vodo. Vlažnost mase naj znaša 88–96 % glede na letni čas.

Seveda tega gorljivega materiala ne pridobivajo iz vsebine kanalizacije. Za to uporabljajo organske odpadke živalskega ali rastlinskega izvora. Te namestijo v posebno posodo, ki je zelo trdna in nujno neprepustna. Vanjo naložijo tudi bakterijske kulture.

V napravo namestijo vijačno mešalo za mešanje biološke mase. To bo povečalo hitrost reakcije in naredilo delovanje generatorja učinkovitejše.

Maso, namenjeno predelavi, razredčijo z vodo, ki mora biti segreta na približno 40°C. Poleti je treba dodati več vode, pozimi pa je lahko vlažnost biomase okoli 90%.

Za vzdrževanje ugodne temperature za delovanje mikroorganizmov posodo biogeneratorja prekrijejo s toplotnoizolacijskimi materiali. Vse vhodne materiale naložijo skozi vrat, ki ga nato tesno zaprejo. Bioplin se nabira v zgornjem delu naprave in se iz nje odvaja po posebni cevi.

Zaradi udobja, prihranka prostora in varnosti bioplinske naprave namestijo pod zemljo, distribucija plina poteka prek vodne zapore, zagotoviti je treba ogrevanje biomase (+).

Predelane odpadke izpraznijo skozi posebno cev, predstavljajo dragoceno gnojilo, ki ga lahko uporabijo na vrtu. Pomembna točka pri samostojni izdelavi biogeneratorja – varnost. Ker se plin neprestano nabira v posodi, se tam nenehno povečuje tlak.

Postopek samostojne izdelave biogeneratorja iz kovinskega soda je opisan v tem videoposnetku:

Če tega procesa ne nadzorujemo, lahko naprava preprosto eksplodira. Šteje se za varneje, da je biogenerator nameščen pod zemljo in ne na površini. Zagotoviti je treba stalno odvzemanje pridobljenega plina iz posode, da se normalizira tlak.

S plinsko mešanico je treba ravnati previdno. Ta gorljiva snov ima oster in neprijeten vonj, njeno vdihavanje je lahko nevarno za zdravje ljudi.

Poleg zgoraj opisanih virov brezplačne energije obstajajo še zanimive inženirske rešitve s številnimi praktičnimi perspektivami:

Namen in uporaba termogeneratorja

Naprave te vrste so znane že od sredine prejšnjega stoletja. Omogočajo pretvorbo toplotne energije v električno. Sodobna različica termogeneratorja industrijske proizvodnje je namenjena vgradnji na plinske kotle ali lesene peči za dolgo gorenje z močjo najmanj 200 W.

Ena najbolj znanih in v gospodinjstvu iskanih različic termogeneratorja deluje v tandemu s kerozinsko svetilko:

Takšna naprava pozimi, ko grelne naprave delujejo neprekinjeno, omogoča pridobivanje približno 150 kWh električne energije na mesec.

Lahko ga obravnavamo kot dodatno možnost v kombinaciji s sončnimi celicami ali kot način kompenzacije pogostih izpadov električne energije.

Obstajajo tudi prenosne toplotne naprave, ki lahko pretvarjajo toplotno energijo navadnega kresa. Uporabimo jih lahko med gradnjo tam, kjer ni elektrike, kot alternativo generatorju na utekočinjeno gorivo.

Zaključki in koristen video na to temo

Video bo predstavil najbolj priljubljene vrste naprav, ki delujejo na alternativne vire energije:

Edina pomembna pomanjkljivost alternativnih načinov pridobivanja energije je visoka cena opreme in namestitve. Visokotehnološke rešitve so učinkovite, priročne in drage. Kljub temu se naložbe sčasoma povrnejo. Za ljubitelje mojstrstva pa vedno obstajajo možnosti za samostojno izdelavo.

Povejte, kaj mislite o uporabi alternativne energije za dom? Delite svoje mnenje, sodelujte v razpravah in postavljajte vprašanja. Komentarje lahko pustite v spodnjem obrazcu.