Alternatiivenergia kodule: mittestandardsete energiaallikate ülevaade

„Roheline energeetika” tõmbab ligi kosmiliste perspektiividega. Ümbritsevast keskkonnast on võimalik saada täiesti tasuta ammendamatut energiat autonoomsete kommunikatsioonide teenindamiseks. Pealegi taastub selle ressurss igapäevaselt ilma inimese sekkumiseta.

Kuid selleks, et päriselt looduse kingitusi osavalt kasutada, peab teadma, kuidas need töötavad ja kus neid rakendatakse. Olete nõus?

Kõike seda, kuidas alternatiivenergiat kodus kasutatakse, saate teada meie esitatud artiklist. Pärast meie poolt esitatud teabega tutvumist saate valida kõige sobivama variandi soojuse või elektri saamiseks.

Oleme üksikasjalikult kirjeldanud seadmeid, mis muundavad päikese/tuule/vee/maa energiat. Lühidalt ja äärmiselt lihtsalt esitasime nende tööpõhimõtte. Pakutud teave aitab võrrelda energia saamise viise ja allikaid.

Alternatiivsete energiaallikate liigid

Soetada tööstuslikke mudeleid kaasaegsetest seadmetest soojus- või elektrienergia ammutamiseks ümbritsevast keskkonnast ei ole sugugi keeruline.

Kõige populaarsemate selliste seadmete variantide hulka võib lugeda:

• päikesepatareid;
• päikesekollektorid;
• tuulegeneraatorid;
• soojuspumbad;
• biogaasigeneraatorid.

Teadus ei seisa paigal, ilmub järjest uusi seadmemudeleid alternatiivenergia tootmiseks. Tähtis on mitte üksnes valida sobiv variant, vaid ka see õigesti paigaldada. Väga sageli ei piisa ainult ühest seadmest. Võimalik on kombineerida erinevate ressursside kasutamist.

Näiteks annab päikesepatarei rohkem elektrienergiat suveperioodil, tuulegeneraator – talveperioodil. Nende kahe seadme kombinatsioon võimaldab tagada piisava hulga autonoomset elektrienergiat kogu aasta vältel. Samal viisil saab kombineerida ka muid seadmeid.

#1: Päikesepaneelide kasutamine

Need elemendid muutuvad üha populaarsemaks ja mitmekesisemaks. Neid müüakse nii valmiskomplektidena kui ka üksikute fotoelementidena. Viimastega teevad hea meelega tööd amatöörid, kes eelistavad kõike ise teha – see on suhteliselt lihtne ülesanne.

Selleks, et valmistada päikesepatarei individuaalsete parameetritega, tuleb osta vajalik kogus valmis fotoelemente ja joota need ühtsesse ahelasse.

Päikesepatareide tööpinda katvad läbipaistvad elemendid paigaldatakse kõrghoonete klaasidele, kuid neid saab edukalt kasutada ka eramuehituses.

Eristatakse monokristall- ja polükristallfotoelemente. Esimesed on tootlikumad ja vastupidavamad, kuid tõhusad ainult stabiilse energiavoo korral. Polükristallide kasutegur on pisut madalam ja kasutusiga lühem, kuid nad võivad töötada üsna tõhusalt isegi suure pilvisuse tingimustes.

Fotoelemendid asetatakse tugeva läbipaistva materjali kihi alla, et nad saaksid energiat neelata ja samal ajal püsida vajalikus asendis. Läbipaistva välispinnaga korpus näeb välja nagu metallist raam. Seda kasutatakse paneelide kinnitamiseks.

Mõnikord kasutatakse metallkorpuse asemel puidust konstruktsiooni. See on vähem vastupidav, kuid täiesti vastuvõetav variant.

Päikesepatareide fotoelementidega paneelid paigaldatakse hoone kõige päikeselisemal küljel, tavaliselt – katusel. Samuti on oluline valida õige inverter ja akud.

Päikesepatareidega konstruktsioon on üsna mahukas, seetõttu paigaldatakse see enamasti otse maja katusele. Korpus monteeritakse alusele nii, et fotoelementidega paneeli saaks pöörata, see võimaldab jälgida päikese liikumist ja püüda kinni rohkem UV-kiiri sõltuvalt aastaajast.

Tugevate sademete korral pööratakse paneel vertikaalasendisse, et vältida selle kahjustumist ja vähendada võimalikku määrdumist. Paneelide paigaldamine – on vaid esimene samm sellise süsteemi elluviimisel.

Selle täielikuks toimimiseks tuleb ühendada fotoelemendid laadimisseadme kaudu päikeseinverteri süsteemiga.

Saadud elektrienergia salvestamiseks on vaja päikesepaneelide akusid, näiteks SUNLIGHT PzS. Selliseid elemente saab paigaldada maa alla, üsna suurele sügavusele – kuni kolme meetrini.

Õige inverteri valik päikesepatareidele ja akukontrolleri valik on oluline kogu süsteemi maksimaalse efektiivsuse tagamisel. Mida paremini on kõik komponendid valitud, mida kvaliteetsemalt on tehtud spetsiaalsed arvutused, seda väiksemad on elektrienergia kaod.

Huvitav päikesepatareide tüüp – painduv kilevariant, mille töökiht on kantud polümeerkilele. Need paigaldatakse kõrghoonete aknaklaasidele, loomulikult kõige päikeselisemale küljele.

Selliste elementide kasutegur on veidi madalam kui traditsioonilisel variandil – ainult 7%. Kuid nende kasutamise mugavus ja ruumisääst kompenseerivad selle puuduse.

Betaray seade püütud päikeseenergia potentsiaali tugevdamiseks näeb stiilne ja kaasaegne välja. Selle saab paigaldada eramaja hoovi või kortermaja katusele.

Kaasaegne ja ebatavaline väljanägemisega seade nimega Betaray. See on üsna suur klaaskera, mis nagu lääts kogub päikesekiiri ja suunab need fotoelementidega paneelile. Seade suudab automaatrežiimis pöörleda, et saada maksimaalne hulk päikesekiiri.

Selle tulemusel võib läbi saada vähemate fotoelementidega ja muuta päikesekiirte voogu stabiilsemaks. Öisel ajal suudab Betaray neelata kuu- ja tähevalgust. See on väike, kuid piisav, et tagada täisväärtuslik tänavavalgustus. Üldiselt on selle seadme kasutegur päikesepatareide jaoks muljetavaldav – 35%.

Kasulikud nõuanded päikesepatareide valiku, paigalduse ja kasutuse kohta on esitatud siin:

#2: Päikesekollektorite kasutamine

See on kaasaegsem ja tootlikum variant suve dušist. Isegi kõige tagasihoidlikumas suvilas on veetünn, mis soojeneb päeva jooksul üsna korraliku temperatuurini.

Kui paigaldada katusele kitsaste torude süsteem, mille kaudu vesi ringleb, saab tuntava koguse soojust, tagades täielikult maja sooja veevarustuse ja isegi piisavalt korraliku küttesüsteemi.

Päikesekollektor kujutab endast kitsaste torude süsteemi, mille kaudu ringleb vedel soojuskandja. Loomulikud konvektsiooniprotsessid tagavad päikese käes soojendatud vee ringlemise ilma pumba kasutamiseta (+)

Selle alternatiivse energiaallika töö põhineb vee ja õhu võimel soojenedes ringelda. Soojusvaheti paak paigaldatakse kõrgemale tasemele kui kollektori torud. Soojendatud vesi tõuseb üles ja suubub soojusvaheti spiraali ülemisse ossa.

Kraaniveega kokku puutudes jahtudes vajub päikesekollektori soojuskandja alla ja liigub taas päikese poolt soojendatavatesse torudesse.

Soojeneva ja jahtuva vee loomulik ringlus võimaldab hakkama saada ilma spetsiaalsete pumpade või muu elektriseadmeta.

Lihtsaima variandi sellisest süsteemist saab teha kättesaadavatest materjalidest: erineva läbimõõduga torud, metallleht aluse rollis. Aluse kinnitusposti saab teha nurgikust või muudest metallosadest.

Selles isetehtud päikesekollektori variandis on torud metallaluse külge keevitatud, raamina on kasutatud paksu lauda

Tavaliselt värvitakse süsteemi väljaspool asuv osa mustaks, et suurendada selle võimet soojust neelata. Torudega alus kinnitatakse nii, et selle kaldenurka oleks võimalik muuta.

Jääb ülesandeks korraldada soojusvahetipaak, asetada sinna mähis ja ühendada süsteemi elemendid omavahel ning veevarustus- ja/või küttesüsteemiga.

Küteks mõeldud päikesekollektori valmistamise üksikasjalik tehnoloogia on kirjeldatud selles artiklis.

Tööstuslikud päikesekollektorite mudelid on palju tootlikumad kui “ise-tehtud” mudelid ning võivad töötada aasta ringi, kuid sellise süsteemi maksumus võib osutuda üsna kõrgeks.

Muidugi on kaasaegsed tööstuslikud päikesekollektorid keerulisemalt ehitatud ja töötavad tõhusamalt. Mõnedes seadmetes kasutatakse soojuskandjana freooni, mis võimaldab saada soojusenergiat isegi külmade ajal.

Tööstuslikud agregaadid võivad olla varustatud vaakumtorude, fotoelementide ploki, temperatuuriandurite, automaatjuhtimissüsteemiga jne. Sellise kollektori maksumus võib osutuda üsna arvestatavaks.

#3: Tuuleenergia kasutamine

Tuulegeneraatorid – seadmed, mis on tuntud juba ammu ja üsna populaarsed keskkonnasõbraliku energia austajate seas. See on üsna mahukas seade, eriti kui tuuliku labad pöörlevad horisontaaltasandil. Seetõttu on vertikaalselt paigutatud labadega versioonid populaarsemad.

Tuulegeneraatorid – need on üsna mahukad tooted, mis tuleks paigaldada avatud maastikule, mis on hästi tuultest läbitav. Üks selline seade võib täielikult katta eramu vajadused elektrienergia järele.

Tuulik paigaldatakse kõrgele ja tugevale postile. Labade liikumine edastatakse generaatorile, saadud energia kogutakse akusse. Seejärel edastatakse elekter maja sisemisse elektrisüsteemi või kasutatakse muul viisil.

Isetehtud tuulik suudab katta väikese suvila elektrienergia vajadused:

Tööstuslikud kaasaegsete tuulegeneraatorite mudelid on tavaliselt varustatud mugava elektroonilise juhtpuldiga.

Isetehtud seadmed konstrueeritakse üsna lihtsate skeemide ja jooniste järgi. Internetist võib leida palju erinevat tüüpi ja liiki variante. Tuleb valida sobiv koht sellise konstruktsiooni paigutamiseks, kus puhub tugev tuul ja agregaat ei hakka kedagi häirima. Mida kõrgemale labad paigaldatakse, seda parem.

Mobiilne tuuleturbiin Uprise on suhteliselt kompaktsete mõõtmetega, kokkupandult saab seda transportida avalikel teedel.

Mitte kaua aega tagasi tutvustas ettevõte Uprise originaalset arendust – liikuvale platvormile paigaldatud tuuleturbiini. Soovi korral saab seadme kokku panna, andes sellele kompaktsed mõõtmed, ning seejärel transportida tavalise maasturiga ja paigaldada teise kohta.

Uprise mobiilse tuulikuturbiini võimsus on 50 kW. Alternatiivenergeetika spetsialistide hinnangul on sellest täiesti piisav, et varustada elektriga mitte kõige suuremat eramaja ja veel naabritega jagada elektri ülejääke.

Veelgi originaalsem variant tuuleenergia muundamiseks kilovattideks – lendav seade Makani Power.

Makani Power – on lendav seade, mis võimaldab tõsta väikeste tuulikuturbiinide komplekti märkimisväärsele kõrgusele ja saada maksimaalse koguse elektrienergiat.

See on kõrgetasemeline teaduslik variatsioon tuulelohest, millele on paigaldatud väikesed tuuleturbiinid. Idee seisneb selles, et viia generaator atmosfääri ülemistesse kihtidesse, kus õhuvoolu kiirus on oluliselt suurem kui maapinna lähedal. Energia tuleb alla mööda kaablit, mis täidab ka köie funktsiooni, hoides “tuulelohet”.

Huvitav ülevaade tuulegeneraatori SF-600-5 (Hiina) remondist võimaldab saada ülevaate võimalikest probleemidest säästuklassi tehnikaga:

Huvitavad ideed ise tuulegeneraatori valmistamiseks on kirjeldatud artiklis – Kuidas oma kätega tuulegeneraator ehitada: ehitus, tööpõhimõte + parimad isetegemise projektid

#4: Soojuspumpadel põhinev küte

Need seadmed on ammu võitnud auväärse koha keskkonnasõbraliku energia tootmise seadmete peres. Soojuspump tööb umbes samamoodi nagu külmkapp või konditsioneer, kuid vastupidi.

Selliseid seadmeid kasutatakse peamiselt eluruumide kütmiseks ja ka vee soojendamiseks. Kuigi on olemas mudeleid, mis suvel saavad edukalt hakkama konditsioneeri ülesannetega.

Soojuspumba tööpõhimõte põhineb madala potentsiaaliga soojusenergia neeldumisel kontsentreeritud kõrge potentsiaaliga soojuseks. “Maa-vesi” tüüpi seadmed on paigaldamiseks keerukad, kuid tõhusad.

Soojusallikana kasutavad sellised süsteemid õhuenergiat, pinnase ja vee soojust. Energiat on kõikjal, kuid nendes ressurssides on sellel madal potentsiaal. Soojuspumba väliskontuur kogub need hajutatud soojusenergia peenosakesed ja viib need süsteemi.

Energia muundamiseks kõrge potentsiaaliga olekusse kasutatakse jahutusainet, tavaliselt freooni. See neelab saadud energia, kuumeneb ja siseneb kompressorisse. Siin jahutusaine surutakse kokku ja läbi aurusti siseneb sisekütte kontuuri soojusvahetisse.

Soojuskandja neelab kontsentreeritud soojusenergia, freoon läbib aurusti ja muutub tagasi vedelaks olekuks. Nüüd saab see madala potentsiaaliga energia, kuumeneb jne.

Sõltuvalt soojusenergia allikast ja soojuskandja tüübist valitakse ka soojuspumba tüüp: "maa-vesi", "vesi-vesi", "õhk-vesi", "õhk-õhk" jne. Sellise seadme abil saab realiseerida mitte ainult traditsioonilist vesiküte, vaid ka õhkküte.

Paljud osavad meistrid on edukalt omandanud sellise agregaadi iseseisva valmistamise, huvitavaid variante kirjeldatakse järgmistes artiklites:

1. Kuidas valmistada soojuspump oma kätega vanast külmikust: joonised, juhend ja näpunäited monteerimiseks
2. Geotermiline soojuspump oma kätega kodu kütmiseks: ehitus, projekteerimine, omal käel kokkupanek

Soojuse eraldamine maapinnast ei ole kõige lihtsam ülesanne, kuna vaja on avarat maatükki ja ulatuslikke maetöid. Väliskontuuri torud paigaldatakse kaevikutesse ja kaetakse mullaga. On selge, et selle ala kasutamine on tulevikus piiratud.

Õhk-vesi tüüpi soojuspumba välisseade tuleb lihtsalt paigaldada sobivale kohale, kuid selline seade ei pruugi olla piisavalt tõhus madala välisõhu temperatuuri korral.

Kuid sel viisil saab tagada soojuskandja stabiilse temperatuuri väliskontuuris, mis on oluline tingimus soojuspumba edukaks tööks. Väga mugav, kui maja lähedal on veekogu, saab väliskontuuri ilma suuremate probleemideta vette sukeldada. Veekogu alternatiivina kasutatakse veekaevu.

Õhust soojuse kogumiseks ei kasutata vedela soojuskandjaga torusid, vaid võimsaid ventilaatoreid, mis suruvad õhku soojusvahetisse. Välisõhu temperatuur pole kaugeltki nii püsiv kui vee või maa variantide puhul, kuid seadmele koha valimine ja paigaldamine on oluliselt lihtsam.

Kahjuks on sellised seadmed põhjapiirkondades väheefektiivsed, kuna küte pole võimalik juba -20 kraadise välisõhu temperatuuri juures. Probleemi lahendatakse kahe erineva küttesüsteemi kombineerimisega.

#4: Biogaasi kasutamine kommunikatsioonides

Jäätmed on veel üks huvitav ressurss soojusenergia saamiseks. Anaeroobsete bakterite abil jäätmeid töödeldes eraldub selliseid aineid nagu metaan, vesiniksulfiid, süsihappegaas ja teatud kogus lisandeid.

Seda gaasisegu nimetatakse biogaasiks, seda võib pidada ka kaasaegseks alternatiivseks energiaallikaks.

Biogeneraatoris töötlemiseks kasutatakse tavaliselt taimsete ja loomsete jäätmete segu veega. Massi niiskus peaks olema 88-96% sõltuvalt aastaajast.

Loomulikult ei saada seda põlevainet kanalisatsiooni sisust. Selleks kasutatakse loomset või taimset päritolu orgaanilisi jäätmeid. Need asetatakse spetsiaalsesse anumasse, mis on väga tugev ja tingimata hermeetiline. Sinna laaditakse ka bakterikultuurid.

Seadme sees paigaldatakse teokruvi, et bioloogilist massi segada. See suurendab reaktsiooni kiirust ja muudab generaatori töö tõhusamaks.

Töötlemiseks ettenähtud mass lahjendatakse veega, mis peab olema kuumutatud umbes 40 °C-ni. Suvel tuleb lisada rohkem vett, kuid talvel võib biomassi niiskusesisaldus olla umbes 90%.

Mikroorganismide elutegevuseks mugava temperatuuri hoidmiseks kaetakse biogeneraatori anum soojusisolatsioonimaterjalidega. Kõik lähtematerjalid laaditakse läbi kaela, mis seejärel tihedalt suletakse. Biogaas koguneb seadme ülemisse ossa ja juhitakse sealt välja spetsiaalse toru kaudu.

Mugavuse, ruumi kokkuhoiu ja ohutuse huvides paigutatakse biogaasiseadmed maa alla, gaasi jaotamine toimub hüdrosulguri kaudu, kindlasti tuleb tagada biomassi soojendamine (+).

Töödeldud jäätmed laaditakse välja eraldi toru kaudu, nad kujutavad endast väärtuslikku väetist, millele võib leida kasutust krundil. Oluline punkt iseseisval biogeneraatori loomisel on ohutus. Kuna gaas koguneb pidevalt anumasse, tõuseb seal pidevalt rõhk.

Metalltünnist iseseisva biogeneraatori loomise protsess on kirjeldatud selles videos:

Kui seda protsessi ei kontrollita, võib seade lihtsalt plahvatada. Ohutumaks peetakse biogeneraatori paigutamist maa alla, mitte pinnale. Tuleb tagada pidev saadud gaasi ärajuhtimine anumast, et normaliseerida rõhk.

Gaasiseguga tuleb samuti ettevaatlikult ümber käia. See on põlev aine, millel on terav ja ebameeldiv lõhn; selle sissehingamine võib olla ohtlik inimeste tervisele.

Lisaks eelkirjeldatud tasuta energiaallikatele on veel huvitavaid insenerilahendusi, millel on hulk praktilisi väljavaateid:

Termogeneraatori otstarve ja rakendamine

Seda tüüpi seadmed on tuntud juba eelmise sajandi keskpaigast. Need võimaldavad muuta soojusenergiat elektrienergiaks. Tööstusliku toodangu termogeneraatori tänapäevane variant on ette nähtud paigaldamiseks vähemalt 200 W võimsusega gaasikateldele või pika põlemisajaga puuküttega ahjudele.

Üks tuntuimaid ja igapäevaelus nõutumaid termogeneraatori variante töötab tandemis petrooleumilambiga:

Selline seade võimaldab talvel, kui kütteseadmed töötavad pidevalt, saada umbes 150 kWh elektrit kuus.

Seda võib pidada täiendavaks võimaluseks koos päikesepaneelidega või viisiks kompenseerida sagedasi elektrikatkestusi.

On olemas ka matkamudelid soojusgeneraatoreid, mis suudavad muundada tavalise lõkke soojusenergiat. Neid saab kasutada ehituse ajal seal, kus puudub elekter, alternatiivina vedelkütusel töötavale generaatorile.

Järeldused ja kasulik video teemal

Video tutvustab populaarsemaid alternatiivsetest energiaallikatest töötavaid seadmeid:

Ainus oluline puudus alternatiivsetel energia tootmise viisidel on seadmete ja paigalduse kõrge hind. Kõrgtehnoloogilised arendused on tõhusad, mugavad ja mitte odavad. Kuid investeeringud tasuvad end aja jooksul ära. Ning isetegijatele jäävad alati võimalused ise valmistamiseks.

Rääkige, mida Te arvate alternatiivenergia kasutamisest kodus? Jagage oma arvamust, osalege aruteludes ja esitage küsimusi. Kommenteerida saate allpool asuvas vormis.