Alternativni viri ogrevanja podeželske hiše: primerjalni pregled eko-sistemov

Ena od glavnih postavk izdatkov družinskega proračuna – plačilo komunalnega ogrevanja ali nakup goriva za ogrevanje hiše. Vsak razumen lastnik se zagotovo sprašuje o resničnih in učinkovitih načinih zmanjšanja teh stroškov. Vendar pa jih je mogoče dobesedno zmanjšati na minimum z uporabo alternativnih energetskih virov. Kaj so in kako se uporabljajo? Strinjate se, to je vredno izvedeti.

Vse o tem, kako urediti alternativno ogrevanje zasebne hiše, boste izvedeli iz našega članka. Z našo pomočjo se boste brez težav odločili za najprimernejšo možnost. Podroben opis načel delovanja shem “zelene energije” vam bo omogočil, da se odločite, kateri tehnološki način je najbolje uporabiti za pridobivanje toplote.

V članku so podrobno opisane vrste brezplačnih virov energije, podane metode pridobivanja toplote za uporabo v gospodinjstvu. V pomoč samostojnim domačim mojstrom in skrbnim lastnikom podeželskih posesti so priloženi foto izbori, sheme in zelo koristna video navodila.

Prednosti in slabosti alternativne energetike

Od tradicionalnih virov toplote, ki so se dolga leta uporabljali za ogrevanje, se je mogoče odreči. Čeprav je presenetljivo, je to povsem izvedljivo. Številni zagrizeni nasprotniki trdijo, da naravnih virov ni mogoče nadomestiti z okolju prijaznimi alternativami.

Alternativo predstavljajo sončna energija, moč vetra, toplota, skrita v notranjosti zemlje, odpadki industrije in človekovega delovanja. Takšne možnosti so v sodobnem svetu aktualne, upoštevajoč splošno onesnaženost okolja.

Alternativni viri lahko oskrbijo podeželsko hišo z električno energijo in toplotno energijo.

Še ena pomembna prednost je občuten prihranek pri uporabi ekoloških virov spontano obnovljive energije. Na prvi pogled se zdi, da je to neupravičeno drago in se verjetno ne izplača.

Če podrobneje spoznamo posebnosti vsake metode, lahko vidimo, da se ekološki projekt izplača v 4–7 letih, nato pa ostanejo le tekoči stroški vzdrževanja uporabljenih mehanizmov v delovnem stanju.

Možnost popolne zamenjave običajnega goriva z alternativnim je dokazana s številnimi resničnimi primeri. Lastniki domov v različnih državah sveta posegajo po ekoloških možnostih ogrevanja. Pri nas se le redki odločijo za korenito spremembo običajnega goriva, ki se vsako leto draži.

Glavni problem uporabe eko goriva so velike začetne investicije. Najprej je treba natančno izračunati potrebno količino energije za določeno hišo ali vikend. Nato je treba ugotoviti, katera vrsta eko virov je najugodnejša na določenem območju.

Nato je treba sestaviti načrt postavitve opreme, ki proizvaja energijo, kupiti vse potrebno in namestiti.

Če se bodo s temi vprašanji ukvarjali ustrezni strokovnjaki, bo končna cena eko ogrevanja zelo visoka. Če želite prihraniti, lahko poskusite vse narediti sami.

Zato se boste morali poglobiti v temo alternativnih virov energije, da se izognete zunanji pomoči. V tem primeru bo cena projekta večkrat nižja.

Prav drugi način izberejo številni lastniki zasebnih hiš. Njihova praksa dokazuje, da je postati energetsko neodvisen povsem mogoče. Tradicionalno gorivo je mogoče v celoti ali delno nadomestiti – vse je odvisno od velikosti posesti, finančnih zmožnosti na začetku in izbranega načina ogrevanja.

Področje uporabe “zelene energije” bo prikazal izbor fotografij:

Vrste obnovljivih virov za ogrevanje

Za ogrevanje hiše lahko uspešno uporabljate energijo vetra, sonca in zemlje. Prav tako biogorivo. Podrobneje si bomo ogledali, kako to storiti in kaj je potrebno.

Vrsta #1 – moč vetra

Zelo uspešno lahko uporabite energijo vetra kot alternativni vir za ogrevanje podeželske hiše. Ta vir ni mogoče izčrpati. Ima lastnost, da se obnavlja. Za uporabo energije vetra boste potrebovali posebno napravo, imenovano vetrnica.

Načelo uporabe energije vetra

Za pretvorbo moči vetra v alternativni vir ogrevanja boste potrebovali vetrno turbino. Te so lahko navpične ali vodoravne, odvisno od osi vrtenja. Veliko je proizvajalcev, ki kupcem ponujajo svoje modele.

Vetrne elektrarne so lahko z vodoravno in navpično osjo vrtenja. Večja zmogljivost je pri vodoravno usmerjenih.

Cena je odvisna od materiala, velikosti same naprave in moči. Možno je tudi izdelati vetrni generator z lastnimi močmi, z uporabo priročnih materialov.

Vsak vetrnik je sestavljen iz naslednjih sestavnih delov:

• lopatic;
• droga;
• vetrnice za zaznavanje smeri vetra;
• generatorja;
• krmilnika;
• akumulatorskih baterij;
• inverterja.

Načelo delovanja vetrne elektrarne temelji na sili vetra, ki vrti lopatice vetrnika. Lopatice, pritrjene na drogu, se nahajajo visoko nad tlemi. Višje kot so, večja je zmogljivost. Tako je za oskrbo ene hiše dovolj višina 25 m.

Vrteče lopatice poganjajo rotor generatorja. Ta začne proizvajati trifazni izmenični tok, ki zahteva nadaljnjo pretvorbo. Ta tok pride do krmilnika, kjer se pretvori v enosmernega. Uporablja se za polnjenje akumulatorskih baterij.

Po prehodu skozi baterije se tok izravna in pride do inverterja, kjer se pretvori v enofazni izmenični tok s frekvenco 50 Hz in napetostjo 220 V. Sedaj ga lahko uporabljamo za gospodinjske potrebe, v sistemu električnega ogrevanja.

Značilnosti postavitve vetrnikov

Vetrne naprave so sposobne delovati pod določenimi pogoji. Prvič, vetrni generator je precej obsežna konstrukcija, ki zahteva impresivno površino za namestitev. Majhna naprava ne more zadovoljiti potreb po energiji.

Njegova višina mora presegati okoliške hiše, drevesa in druge objekte za najmanj 10 m, daljnovodi in drugi objekti pa morajo biti oddaljeni 100 m od vetrnika. Ta zahteva ni vedno izvedljiva – nimajo vsi lastniki zasebnih hiš dovolj velikih vrtnih parcel.

Vetrnike je najbolje postaviti na vzpetino, hrib, stran od dreves in stavb – najmanj 100 metrov stran.

Drugič, dobro je, če ima obravnavano območje dober vetrni potencial – vzpetina ali stepska cona. Za zagon generatorja je potrebna hitrost vetra od 2 m/s.

Številni modeli vetrnih sistemov, namenjeni za uporabo v zasebnih gospodinjstvih, lahko v celoti pokrijejo potrebe po električni energiji.

Tako lahko vetrnica z močjo 1,5 kW na mesec glede na letni čas proizvede 100–200 kWh. Če povečamo višino stebra, se zmogljivost poveča za 2-krat.

Vendar bo to zahtevalo dodatne stroške za montažo in potrošni material. Življenjska doba vetrnih elektrarn znaša v povprečju 20 let.

Prav tako so na naši spletni strani na voljo drugi materiali o zgradbi, vrstah vetrnih generatorjev, izračunu in izdelavi z lastnimi rokami ter o namestitvi.

Vabimo vas, da si jih ogledate:

• Kinetični vetrogenerator: zgradba, princip delovanja, uporaba
• Vetrni generator za zasebno hišo: vrste in značilnosti naprav, podrobnosti izbire, izračuni donosnosti + najboljše ponudbe
• Kako izvesti izračun vetrogeneratorja: formule + praktični primer izračuna
• Vetrogenerator iz pralnega stroja z lastnimi rokami: navodila za sestavo vetrnice
• Kako izdelati lopatice za vetrogenerator z lastnimi rokami: primeri samostojne izdelave lopatic za vetrnico

Vrsta #2 – energija Zemlje

Ena od alternativnih ogrevalnih sistemov je geotermalni. Temelji na uporabi energije Zemlje. To je toplota tal, podzemne vode, okoliškega zraka, ki jo pretvarjajo toplotne črpalke (TČ). Pomembno je, da je temperatura medija, ki ga uporablja naprava, nad ničlo.

Zgradba in načelo delovanja toplotne črpalke

Za delovanje geotermalnega sistema je potrebna električna energija, ki se uporablja za prenos pridobljene toplote. Toplotna črpalka ob porabi 1 kW proizvede od 2 do 6 kW toplote.

Osnovno načelo delovanja TČ je zbiranje toplote, njeno pretvorbo in nadaljnji prenos v ogrevalni krog. To je doseženo zahvaljujoč zasnovi same naprave.

Najceneje je namestiti toplotno črpalko »zrak-zrak«. Če jo izdelate z lastnimi rokami, bodo potrebna minimalna finančna vlaganja.

TČ je sestavljena iz 3 zaprtih krogov, ki so vključeni v proces pridobivanja toplote za ogrevanje zasebne hiše:

• zunanjega – namenjenega za odvzem toplote od virov. Po krogu kroži antifriz ali slana raztopina;
• notranjega – napolnjenega s hladilnim sredstvom, najpogosteje s freonom;
• ogrevalnega kroga, napolnjenega s toplotnim nosilcem.

Freon, ki polni notranji krog, se segreva od toplote, ki prihaja iz zunanjega kroga. Ker ima nizko vrelišče, se v prvem toplotnem izmenjevalcu – uparjalniku – spremeni v plin.

Nato vstopi v kompresor, kjer se stisne, pri čemer se sprosti veliko toplote, temperatura plina pa se večkratno dvigne – vse do 65 stopinj.

Nato plinasti freon vstopi v naslednji toplotni izmenjevalec, imenovan kondenzator, kjer pusti svojo toploto. Freon, ko se loči od večine toplote, pod tlakom pride do izpustnega ventila. Tukaj tlak močno pade, hladilno sredstvo se ohladi in, ko prevzame tekoče stanje, ponovno vstopi v uparjalnik.

Toplota, ki jo je freon zapustil v kondenzatorju, segreva tekočino, ki kroži v ogrevalnem sistemu hiše. Če je v tem sistemu predvideno napravljanje talnega ogrevanja, je mogoče doseči najučinkovitejše ogrevanje ob minimalnih stroških.

Najpreprostejšo različico toplotne črpalke ni težko izdelati z lastnimi rokami. Za to so potrebni praktično odpadni deli, poceni kupljena oprema in seveda potrpežljivost. Navajamo shemo toplotnega sistema s črpanjem toplotne energije iz vrtine, poglobljene v dolomit.

V konstrukcijski zasnovi toplotnih črpalk je veliko skupnega. Tradicionalne komponente: 1 – kompresor; 2 – kondenzator; 3 – uparjalnik; 4 – TRV, tj. termoregulacijski ventil

Uparjalnik sistema, obravnavanega v primeru, je priključen na vrtino, ki zajema energijo tal.

Posebnosti naprave toplotne črpalke za sistem talnega ogrevanja predstavlja fotogalerija:

Upravičenost uporabe toplotne črpalke

Toplotne črpalke (TČ), ki črpajo toploto iz okolja, so različne. Vse je odvisno od vrste okolja, uporabljenega kot vir toplote, in vrste uporabljenega toplotnega nosilca.

V skladu s tem ločimo naslednje vrste TČ:

• zrak–zrak;
• voda-zrak;
• voda–voda;
• zemlja–voda.

Prvi dve vrsti črpalk se uporabljata v sistemih zračnega ogrevanja, drugi dve vrsti pa v sistemih s tekočim toplotnim nosilcem.

Vertikalna različica toplotne črpalke je najučinkovitejša pri pridobivanju geotermalne energije, vendar je tudi najdražja.

Z ekonomskega vidika je najbolj ugodna uporaba toplotne črpalke »voda–voda«. Ta možnost je smiselna, če je v bližini hiše nezamrzujoče vodno telo, v katero so položene cevi za zajemanje toplote.

Toplotna črpalka omogoča pridobivanje 30 W toplote na 1 m cevovoda. Glede na velikost zasebnega doma in potrebe po energiji bo treba položiti ustrezno število cevi.

Črpalke na zrak ne bodo nadomestile tradicionalnega ogrevanja v regijah s hudim podnebjem. Kar zadeva toploto, pridobljeno iz zemlje, gre za zelo drag projekt. Uporablja se horizontalna namestitev geotermalnega polja, vertikalna in skupinska vrtina.

Pri horizontalni možnosti je treba zgraditi geotermalno polje na globini, večji od zmrzališča. To je približno 1,5–2 m. Površina takega polja je precejšnja – od 200 m².

TČ lahko nadomestijo običajno gorivo v ogrevalnem sistemu in zagotovijo popolno energetsko neodvisnost podeželske hiše.

Za izvedbo vertikalnega in skupinskega projekta je potrebno vrtanje na velike globine z uporabo vrtalnih naprav.

To je zelo draga storitev. Oprema tovrstnih toplotnih črpalk je smiselna za lastnike hiš, ki jih stroški del ne skrbijo. Ogrevanje, ki uporablja toploto iz zemeljskega podtalja, lahko popolnoma nadomesti ogrevanje na trdo gorivo ali plin.

Geotermalno ogrevanje je najbolj smiselno uporabljati v tandemu z vodnim »talnim ogrevanjem«. Omogoča najbolj optimalen rezultat.

Med pomembne pomanjkljivosti sodijo velika dolžina cevovoda za zbiranje toplote, draga zemeljska dela za namestitev sistema in potreba po veliki površini za ureditev geotermalnega polja.

Vrsta #3 – sončna energija

Sončna energija, ki jo sonce oddaja vse leto, lahko tudi v hudih zmrzali postane alternativni vir ogrevanja za podeželsko hišo. Pomembno se je naučiti, kako jo pravilno zbirati in uporabljati v ogrevalnem sistemu.

Za zbiranje in pretvorbo sončne energije se uporabljajo sončne celice na fotovoltaičnih pretvornikih in kolektorji, ki so sistem cevk, napolnjenih s toplotnim nosilcem.

Sončne naprave imajo visok izkoristek. Mnogi varčni lastniki samostojno opremijo svoje domove s takšnimi sistemi.

Bistvena razlika med tema pretvornikoma je, da baterije proizvajajo tok, ki ga lahko uporabimo za električno ogrevanje podeželske hiše. Kolektorji se uporabljajo v sistemih vodnega in zračnega ogrevanja. Najučinkovitejša možnost je vgradnja sistema talnega ogrevanja v prostorih.

Mnenje, da sonce ne zmore ogreti hiše, drži le v primeru nepravilne namestitve in napačnih izračunov potrebne količine energije in toplote. Optimalno izbrana sončna naprava je povsem sposobna zagotoviti avtonomno ogrevanje.

Drugo vprašanje je, da bo za to treba vložiti denar v nakup opreme, njeno namestitev in vključitev v obstoječi ogrevalni sistem.

Sončni sistem na fotovoltaičnih pretvornikih absorbira sončno energijo, silicijevi fotoceli pa jo takoj pretvorijo v enosmerni električni tok. 1 m² naprave lahko proizvede 120 W.

Poleg panelov, ki zajemajo sončno sevanje in ga pretvarjajo, je za sončni ogrevalni sistem treba namestiti krmilnik polnjenja, pretvornik enosmernega toka v izmeničnega in poskrbeti za varnost – namestiti varovalke.

Preden se odločite za montažo sončnih naprav, morate razumeti njihovo zgradbo in načelo delovanja.

Prednost panelov je možnost priključitve akumulatorskih baterij, ki shranjujejo odvečno energijo, ki jo lahko uporabite ponoči. Bistvena pomanjkljivost pri uporabi sončnih baterij je njihova največja učinkovitost v južnih regijah. V ostrem podnebju jih ekonomsko ni smiselno nameščati kot glavni način ogrevanja.

Sončne naprave, opremljene s sistemom cevi, so primernejše za regije s hladnimi zimami in negativno temperaturo. Glede na zgradbo panela in materiale ločimo vakuumske kolektorje, ploščate in koncentratorske.

Najdražji med njimi so tisti z vakuumskimi cevkami. A so najbolj učinkoviti v katerem koli letnem času in v vseh vremenskih razmerah, saj lahko absorbirajo širok spekter sončnega sevanja. Še ena njihova prednost je, da vakuumski paneli uspešno delujejo pri negativni temperaturi do -35 °C.

Sončne kolektorje lahko namestite sami, ne da bi uporabili storitve organizacij, specializiranih za to. Takšno delo bo zahtevalo pomočnika, vendar bo omogočilo prihranek družinskega proračuna.

Načelo delovanja kolektorja je, da zajema sončno sevanje, ki se v vakuumskih cevkah pretvori v toploto. Ta se nato prenese na nosilca toplote, ki ga dostavi v toplotni izmenjevalni rezervoar. Nato nosilec toplote vstopi v ogrevalni sistem.

Podrobneje smo najboljše konstrukcije za sončno ogrevanje hiše obravnavali v našem drugem članku.

Vrsta #4 – biološko čisto gorivo

Eden od učinkovitih in dostopnih načinov ogrevanja podeželske hiše je kotel, ki deluje na biološko čisto gorivo.

Ta vrsta alternativnega ogrevanja za svoje delovanje uporablja proizvodne odpadke – lupine kmetijskih kultur, sekance, žagovino in druge stranske proizvode lesnopredelovalne industrije.

Obstaja veliko kotlov, ki delujejo na pelete. Obstaja možnost avtomatizacije postopka dovajanja goriva, tako da vse poteka brez sodelovanja lastnika.

Iz različnih odpadkov izdelujejo goste stisnjene granule majhne velikosti – pelete, ki se sežigajo v kotlih. V primerjavi z običajnimi drvmi takšno gorivo gori dlje in omogoča pridobitev več toplote.

Prav tako izdelujejo velike in goste brikete iz različnih rastlinskih odpadkov. Tako stisnjeno gorivo omogoča pridobitev 2-4 krat več toplotne energije. Njegova kurilna vrednost znaša do 5,0 kWh/kg.

Peleti se v nasprotju z briketi precej manjši. Uporabljajo se v avtomatiziranem ogrevalnem sistemu. Briketi so učinkovitejši, vendar imajo večjo velikost.

Za plinski kotel lahko uporabite bioplin. To je enostavno pridobiti v procesu gnilobe organskih odpadkov. Za to je treba zgraditi dovolj velik rezervoar, vanj namestiti odpadke in predvideti napravo za njihovo mešanje.

Pod vplivom zraka in bakterij bo potekal proces gnilobe in sproščanje plina. Treba bo namestiti cevovod za odvajanje izrabljenega materiala. Prav tako je treba za zbiranje plina v posebne rezervoarje, njegovo čiščenje in prenos v ogrevalni sistem uporabiti ustrezne naprave.

Okolju prijazen način ogrevanja, ki uporablja alternativni vir pridobivanja toplote – vodikov kotel.

Osnova njegovega delovanja je reakcija med molekulami vodika in kisika, pri kateri se sprosti ogromna količina toplote. Ta vrsta ogrevanja zahteva upoštevanje pravil delovanja in varnostnih ukrepov.

Načelo delovanja vodikovega kotla temelji na kemičnem cepljenju vode na vodik in kisik, pri čemer se sprosti veliko toplote in nobenih škodljivih snovi. Vendar je treba upoštevati varnostna pravila.

Glavna pomanjkljivost je visoka cena tovarniške opreme. Rešitev iz te situacije je izdelava vodikovega ogrevalnega sistema z lastnimi močmi.

Za njeno delovanje bo potrebna stalna povezava z viri električne energije in vode, vodikov gorilnik, vodikov generator, katalizatorji in sam kotel. Toplota, pridobljena s kemično reakcijo, gre v toplotni izmenjevalnik, kot odpadek pa nastane navadna voda.

Če želite izvedeti več o biogorivu, priporočamo, da si ogledate naše druge članke na to temo:

• Bioglinasta naprava za zasebni dom z lastnimi rokami: priporočila za izdelavo in primer izdelave domače naprave
• Kako pridobiti bioplin iz gnoja: tehnologija in delovanje naprave za proizvodnjo
• Vodikov kotel za ogrevanje: zgradba + načelo delovanja + merila za izbiro
• Kako izdelati vodikov generator za dom: praktični nasveti za izdelavo in montažo

Kako prihraniti pri uvajanju »zelene energije«?

Po analizi finančnega vidika alternativnih načinov ogrevanja lahko pridemo do neveselega zaključka – na začetni stopnji bodo potrebna znatna sredstva.

Po 3–7 letih, odvisno od izbranega načina ogrevanja, bo opazen znaten prihranek zaradi energetsko neodvisnega sistema.

Ugodno in priročno je uporabljati kombinirane vire alternativnega ogrevanja. Za to lahko izberete najbolj optimalno kombinacijo za svoj dom.

Prihraniti je mogoče pri uporabi in namestitvi alternativnih naprav za proizvodnjo toplote. Mnogi domači mojstri z velikim navdušenjem pristopajo k izdelavi lastnih analogov tovarniških naprav za pretvorbo alternativne energije.

Tako je mogoče precej preprosto in poceni sestaviti sončno napravo iz cevi, ki bo služila kot dodaten vir ogrevanja vode.

Majhne vetrnice iz improviziranih materialov se uspešno sestavljajo v domačih pogojih. Tudi izobraženi kmetje, ki živijo na podeželju, gradijo naprave za pretvorbo bioloških odpadkov rastlinskega in živalskega izvora v bioplin.

Domači vetrni generatorji so povsem delujoči. Vendar pa bo za njihovo sestavljanje potrebno opraviti predhodne izračune, kupiti potrošni material in porabiti svoj čas.

V nadaljevanju se uporablja za potrebe gospodinjstva. Glede na velikost rezervoarja za fermentacijo odpadkov in površino zasebne hiše je mogoče v celoti oskrbeti gospodinjstvo z bioplinom za zadovoljitev vseh potreb.

Zaključki in koristen video na to temo

Video o kombiniranju alternativnih virov za pridobivanje elektrike v majhni podeželski hiši:

Posnetek o izdelavi vetrnega generatorja z lastnimi rokami vam bo pomagal enostavno razumeti načela naprave:

Kratek video o uporabi toplotne črpalke:

Video posnetek o pridobivanju bioplina:

Opustiti tradicionalne vire ogrevanja je povsem mogoče. Za to je treba skrbno izbrati alternativo ali kombinirati več, glede na značilnosti območja, površino svoje podeželske hiše in okolice.

Energija sonca, zemlje, moč vetra, recikliranje gospodinjskih odpadkov rastlinskega in živalskega izvora so povsem sposobni postati dostojna zamenjava za plin, premog, drva in plačljivo elektriko.

Uporabljate enega od alternativnih virov energije za domače namene? Delite, koliko vas je stala sestava naprave in kako hitro se je povrnila.

Ali je morda kdo od vaših znancev uredil svojo podeželsko hišo na obnovljivih virih? Z uporabo sistema sončnih kolektorjev ali toplotne črpalke kot neodvisnega vira za pridobivanje toplote, sanitarne vode in električne energije?

Delite svojo izkušnjo v komentarjih pod člankom – nazoren primer bo koristen lastnikom hiš, ki še vedno dvomijo v resničnost alternativne energetike.