Alternativ energi för hemmet: en översikt över okonventionella energikällor

“Grön energi” lockar med rent kosmiska perspektiv. Från omgivningen kan du få fullständigt gratis outtömlig energi för drift av autonoma system. Dessutom förnyas resursen dagligen utan mänsklig inblandning.

Men för att kunna använda de verkliga naturgåvorna på ett klokt sätt behöver du veta hur de fungerar och var de används. Håller du med?

Allt om hur alternativ energi används för hemmet får du veta i vår artikel. Efter att ha tagit del av informationen kommer du att kunna välja det mest lämpliga alternativet för att få värme eller el.

Vi har detaljerat beskrivit anläggningar som omvandlar energi från sol/vind/vatten/jord. Kort och mycket enkelt har vi förklarat hur de fungerar. Den presenterade informationen hjälper dig att jämföra sätt och energikällor.

Typer av alternativa energikällor

Att skaffa industriella modeller av moderna enheter för att utvinna termisk eller elektrisk energi från omgivningen är inte så svårt.

Till de mest populära alternativen för sådan utrustning kan vi nämna:

• solpaneler;
• solfångare;
• vindkraftverk;
• värmepumpar;
• biogasgeneratorer.

Vetenskapen står inte stilla, det dyker upp allt fler modeller av enheter för att få alternativ energi. Det är viktigt att inte bara välja rätt alternativ utan även installera det korrekt. Mycket ofta går det inte att klara sig med bara en enda aggregat. Man kan kombinera användningen av olika resurser.

Till exempel ger en solpanel mer el på sommaren, medan ett vindkraftverk – på vintern. Kombinationen av dessa två enheter gör det möjligt att tillhandahålla tillräckligt med autonom el under hela året. På liknande sätt kan man även kombinera andra enheter.

#1: Användning av solpaneler

Dessa element blir allt populärare och mer varierade. De säljs både som färdiga kit och som separata solceller. Med de senare arbetar gärna hobbyhantverkare som föredrar att göra allt själva – det är en relativt enkel uppgift.

För att tillverka en solpanel med individuella parametrar bör du köpa erforderligt antal färdiga fotoceller och löda ihop dem till en gemensam krets.

Transparenta element som täcker solpanelernas arbetsyta installeras på fönster i höghus, men de kan även framgångsrikt användas i privat bostadsbyggande.

Man skiljer på monokristallina och polykristallina fotoceller. De förstnämnda är mer produktiva och hållbara, men effektiva endast under förutsättning av ett stabilt energiflöde. Polykristallina celler har lägre verkningsgrad och kortare livslängd, men de kan fungera fullt effektivt även under molniga förhållanden.

Fotoceller placeras under ett lager av hållbart transparent material så att de kan absorbera energi och samtidigt hållas i rätt position. Höljet med en genomskinlig yttre yta ser ut som en metallram. Den används för att fästa panelerna.

Ibland används en träkonstruktion istället för metallhölje. Det är ett mindre hållbart men fullt acceptabelt alternativ.

Paneler med solcellsfotoceller installeras på den soligaste sidan av byggnaden, vanligtvis – på taket. Det är också viktigt att välja rätt växelriktare och batterier.

Konstruktionen med solpaneler blir ganska otymplig, så oftast placeras den direkt på husets tak. Höljet monteras på ett stativ så att panelen med fotoceller kan vridas, vilket gör att man kan följa solens rörelse och fånga upp fler UV-strålar beroende på årstid.

Vid kraftig nederbörd vrids panelen vertikalt för att förhindra skador och minska eventuell smuts. Installation av paneler – är bara det första steget i att implementera ett sådant system.

För dess fulla funktion måste solcellerna anslutas via en laddare till ett solväxelriktsystem.

För att lagra den erhållna elektriska energin behövs batterier för solpaneler, till exempel SUNLIGHT PzS. Sådana element kan installeras under jorden, på ganska stort djup – upp till tre meter.

Rätt val av växelriktare för solpaneler och batterikontroller – är en viktig punkt för att säkerställa maximal effektivitet för hela systemet. Ju bättre alla komponenter är valda, och ju mer noggrant specialberäkningarna utförs, desto mindre blir förlusterna av elektrisk energi.

En intressant typ av solpaneler – flexibel filmvariant, där det aktiva lagret är applicerat på en polymerfilm. De installeras på fönsterglas i höga byggnader, naturligtvis på den soligaste sidan.

Verkningsgraden för dessa element är något lägre än för traditionella varianter – endast 7%. Men bekvämligheten med deras användning och platsbesparingen kompenserar för denna nackdel.

Betaray-enheten för att förstärka potentialen hos den infångade solenergin ser stilren och modern ut. Den kan installeras på gården till ett privat hus eller på taket av en flerfamiljsbyggnad.

En modern och ovanlig anordning som kallas Betaray. Det är en ganska stor glaskula som som en lins samlar solstrålar och riktar dem mot en panel med solceller. Enheten kan rotera automatiskt för att få maximalt med solljus.

Som ett resultat kan man klara sig med färre fotoceller och göra solstråleflödet mer stabilt. På natten kan Betaray absorbera mån- och stjärnljus. Det är lite, men tillräckligt för att ge fullgod gatubelysning. Sammantaget har denna enhet en imponerande verkningsgrad för solpaneler – 35%.

Användbara tips om val, installation och drift av solpaneler finns här:

#2: Användning av solfångare

Detta är en mer modern och produktiv variant av sommardusch. Även på den mest blygsamma stugan finns en vattentunna som värms upp under dagen till en ganska anständig nivå.

Om man installerar ett system av smala rör på taket där vatten cirkulerar, kan man få en betydande mängd värme, som helt kan förse huset med varmvatten och även tillräcklig uppvärmning.

Solfångaren består av ett system av smala rör genom vilka en flytande värmebärare cirkulerar. Naturliga konvektionsprocesser säkerställer cirkulationen av solvärmevatten utan användning av pump (+)

Funktionen hos denna alternativa energikälla bygger på vattens och lufts förmåga att cirkulera vid uppvärmning. Värmeväxlartanken placeras på en högre nivå än kollektorns rör. Uppvärmt vatten stiger uppåt och kommer in i den övre delen av värmeväxlarens serpentin.

När värmeöverföringsvätskan i solfångaren kyls ned vid kontakt med kranvattnet sjunker den ner och förflyttar sig åter till rören som solen värmer.

Naturlig cirkulation av det vatten som värms och kyls gör att man kan klara sig utan speciella pumpar eller annan elektrisk utrustning.

Den enklaste varianten av ett sådant system kan göras av lättillgängliga material: rör av olika diameter, en metallplåt som bas. Ställningen som basen fästs på kan göras av vinkeljärn eller andra metallelement.

I denna variant av en hemmabyggd solfångare är rören svetsade till en metallbas, och en tjock bräda används som ram.

Vanligtvis målas den del av systemet som är utomhus i svart för att öka dess förmåga att absorbera värme. Basen med rören fästs så att man kan ändra dess lutningsvinkel.

Det återstår att installera en värmeväxlartank, placera en slinga i den och koppla samman systemets delar med varandra och med vattenförsörjnings- och/eller värmesystemet.

Detaljerad teknik för tillverkning av solfångare för uppvärmning beskrivs i denna artikel.

Industriella modeller av solfångare är mycket mer effektiva än “hemmabyggen” och kan fungera året runt, men kostnaden för ett sådant system kan vara ganska hög.

Naturligtvis är moderna industriellt tillverkade solfångare mer komplexa och fungerar effektivare. I vissa enheter används freon som värmeöverföringsvätska, vilket gör det möjligt att få termisk energi även under kalla perioder.

Industriella aggregat kan vara utrustade med vakuumrör, en modul med fotoceller, temperatursensorer, ett automatiskt styrsystem, etc. Kostnaden för en sådan solfångare kan vara ganska imponerande.

#3: Användning av vindenergi

Vindgeneratorer – enheter som varit kända länge och ganska populära bland anhängare av miljövänlig energi. Det är en ganska skrymmande anordning, särskilt om vindkraftverkets blad roterar horisontellt. Därför är versioner med vertikala blad mer populära.

Vindgeneratorer – det är ganska skrymmande produkter som bör installeras på en öppen plats som är väl exponerad för vind. En sådan enhet kan täcka hela elbehovet för ett privat hus.

Vindkraftverket placeras på en hög och robust stolpe. Bladens rörelse överförs till en generator, den producerade energin lagras i ett batteri. Därefter överförs elen till husets interna elsystem eller används på annat sätt.

Ett hemmabyggt vindkraftverk kan täcka elbehovet för en liten sommarstuga:

Industriella modeller av moderna vindgeneratorer är oftast utrustade med en bekväm elektronisk kontrollpanel.

Hemmabyggda enheter konstrueras enligt ganska enkla scheman och ritningar. På internet finns det många varianter av olika typer och slag. Man måste välja en lämplig plats för konstruktionen där det blåser kraftig vind och aggregatet inte stör någon. Ju högre bladen är monterade, desto bättre.

Den mobila vindturbinen Uprise har relativt kompakta mått och kan i hopmonterat tillstånd transporteras på allmänna vägar.

Nyligen presenterade företaget Uprise en originell utveckling – en vindturbin monterad på en flyttbar plattform. Om så önskas kan enheten monteras ihop till kompakta mått och sedan transporteras med en vanlig stadsjeep och installeras på en annan plats.

Effekten av den mobila vindturbinen Uprise är 50 kW. Enligt experter inom alternativ energi är detta fullt tillräckligt för att förse ett inte alltför stort privat hus med el, och även dela överskottsel med grannarna.

En ännu mer originell variant av omvandling av vindenergi till kilowatt är flygdonet Makani Power.

Makani Power är en flygande utrustning som gör det möjligt att lyfta en uppsättning små vindturbiner till betydande höjd och få maximal mängd elektricitet.

Detta är en högteknologisk variant av en drake, på vilken små vindturbiner är monterade. Idén är att leverera generatorn till de övre atmosfärslagren, där vindhastigheten är betydligt högre än vid marken. Energin går ner via en kabel, som även fungerar som ett rep som håller fast 'draken'.

En intressant översikt över reparation av vindkraftverket SF-600-5 (Kina) ger en bild av möjliga problem med ekonomiklassens teknik:

Intressanta idéer för egentillverkning av ett vindkraftverk beskrivs i artikeln – Hur man bygger en vindgenerator själv: konstruktion, funktionsprincip + de bästa hembyggena

#4: Uppvärmning med värmepumpar

Dessa anordningar har länge haft en hedersplats i familjen av apparater för att få miljövänlig energi. Värmepumpen fungerar ungefär som ett kylskåp eller luftkonditionering, men tvärtom.

Apparater av denna typ används främst för uppvärmning av bostaden samt för uppvärmning av vatten. Det finns dock modeller som på sommaren framgångsrikt klarar av luftkonditioneringens uppgifter.

Funktionsprincipen för en värmepump baseras på absorption av termisk energi med låg potential till koncentrerad högpotentialvärme. Anordningar av typen “jord-vatten” är komplicerade att installera men effektiva.

Som värmekälla använder sådana system luftens energi, markens och vattnets värme. Energi finns överallt, men i dessa resurser har den låg potential. Värmepumpens yttre krets samlar in dessa spridda smulor av termisk energi och förflyttar dem till systemet.

För att omvandla energin till ett högpotentialtillstånd används ett köldmedium, vanligtvis freon. Det absorberar den erhållna energin, värms upp och går in i kompressorn. Här komprimeras köldmediet och går via förångaren till värmeväxlaren i värmesystemets inre krets.

Värmebäraren absorberar den koncentrerade termiska energin, och freon passerar genom förångaren och övergår åter till flytande tillstånd. Nu får den lågpotentialenergi, värms upp och så vidare.

Beroende på källan till värmeenergi och typen av värmebärare väljer man även typ av värmepump: ”jord-vatten”, ”vatten-vatten”, ”luft-vatten”, ”luft-luft” etc. Med hjälp av en sådan anordning kan man inte bara realisera traditionell vattenburen uppvärmning utan även luftburen.

Många hantverkare har framgångsrikt lärt sig att själva tillverka en sådan apparat; intressanta varianter beskrivs i följande artiklar:

1. Hur man bygger en värmepump själv av ett gammalt kylskåp: ritningar, instruktioner och monteringstips
2. Geotermisk värmepump gör-det-själv för husuppvärmning: konstruktion, projektering, egen montering

Att utvinna värme ur marken är inte den enklaste uppgiften, eftersom det krävs en rymlig tomt och omfattande markarbeten. Rören för den yttre kretsen läggs i diken och täcks med jord. Det är klart att användningen av denna tomt i framtiden kommer att vara begränsad.

Utomhusenheten för en värmepump av typ ”luft-vatten” måste bara installeras på en lämplig plats, men en sådan anordning kan vara ineffektiv vid låg utomhustemperatur.

Men på så sätt kan man säkerställa en stabil temperatur på värmebäraren i den yttre kretsen, och det är en viktig förutsättning för att värmepumpen ska fungera framgångsrikt. Det är mycket praktiskt om det finns en vattendamm nära huset; den yttre kretsen kan sänkas ner i vattnet utan större problem. Som alternativ till en vattendamm använder man en vattenbrunn.

För att utvinna värme ur luften används inte rör med flytande värmebärare, utan kraftiga fläktar som blåser luft in i värmeväxlaren. Utomhustemperaturen är långt ifrån lika konstant som i alternativen med vatten eller mark, men det är desto enklare att välja plats för aggregatet och utföra installationen.

Tyvärr är sådana anordningar ineffektiva i nordliga områden, eftersom uppvärmning inte är möjlig redan vid -20 graders utomhustemperatur. Problemet löses genom att kombinera två olika värmesystem.

#4: Biogas för kommunikationssystem

Avfall är ytterligare en intressant resurs för att få värmeenergi. Vid bearbetning av avfall med hjälp av anaeroba bakterier frigörs ämnen som metan, vätesulfid, koldioxid och en del föroreningar.

Denna gasblandning kallas biogas, den kan också betraktas som en modern alternativ energikälla.

För bearbetning i en biogenerator använder man vanligtvis en blandning av växt- och djuravfall med vatten. Massans fukthalt bör vara 88-96% beroende på årstid.

Naturligtvis utvinns detta bränsle inte från avloppsinnehållet. För detta används organiskt avfall av animaliskt eller vegetabiliskt ursprung. De placeras i en speciell behållare, mycket robust och absolut tät. Där laddas även bakteriekulturer.

Inuti enheten installeras en skruv för att blanda den biologiska massan. Detta ökar reaktionshastigheten och gör generatorn mer effektiv.

Massan avsedd för bearbetning späds med vatten som bör värmas till cirka 40°C. På sommaren bör man tillsätta mer vatten, men på vintern kan biomassans fukthalt vara cirka 90%.

För att hålla en temperatur som är behaglig för mikroorganismernas aktivitet täcks biogeneratorns behållare med värmeisoleringsmaterial. Allt råmaterial laddas genom en öppning som sedan förseglas tätt. Biogas samlas i den övre delen av enheten och avleds via en speciell rörstump.

För bekvämlighet, platsbesparing och säkerhet placeras biogasanläggningar under jord, gasdistributionen sker via en vattenlås, det är nödvändigt att säkerställa uppvärmning av biomassan (+)

Bearbetat avfall töms via en separat rörstump, det utgör ett värdefullt gödningsmedel som kan användas på tomten. En viktig punkt vid egentillverkning av en biogenerator – säkerhet. Eftersom gas kontinuerligt ackumuleras i behållaren ökar trycket ständigt.

Processen för att själv skapa en biogenerator från en metalltunna beskrivs i den här videon:

Om denna process inte kontrolleras kan enheten helt enkelt explodera. Det anses säkrare att placera biogeneratorn under jord snarare än ovan jord. Man bör säkerställa kontinuerlig uttag av den producerade gasen från behållaren för att normalisera trycket.

Gasblandningen måste också hanteras försiktigt. Det är ett brännbart ämne med en skarp och obehaglig lukt, och inandning kan vara farlig för människors hälsa.

Förutom de ovan beskrivna källorna till gratis energi finns det även intressanta tekniska lösningar med många praktiska möjligheter:

Ändamål och användning av termogenerator

Enheter av denna typ har varit kända sedan mitten av förra seklet. De omvandlar termisk energi till elektrisk energi. Den moderna industritillverkade termogeneratorn är avsedd att installeras på gaspannor eller vedeldade kaminer med lång förbränningstid och en effekt på minst 200 W.

En av de mest kända och efterfrågade termogeneratorerna för hushållsbruk fungerar tillsammans med en fotogenlampa:

En sådan enhet gör det möjligt att under vintertid, när värmare arbetar kontinuerligt, få cirka 150 kWh el per månad.

Den kan betraktas som ett komplement till solpaneler eller som ett sätt att kompensera för frekventa strömavbrott.

Det finns också bärbara modeller av värmegeneratorer som kan omvandla värmenergin från en vanlig lägereld. De kan användas under byggnation på platser utan elektricitet som ett alternativ till en generator som drivs med flytande bränsle.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon presenterar de mest populära typerna av installationer som drivs av alternativa energikällor:

Den enda betydande nackdelen med alternativa metoder för energiutvinning är den höga kostnaden för utrustning och installation. Högteknologiska lösningar är effektiva, bekväma och dyra. Ändå kommer investeringarna att löna sig med tiden. Och för den som gillar att pyssla finns det alltid möjligheter att bygga själv.

Berätta vad du tycker om att använda alternativ energi för hemmet? Dela din åsikt, delta i diskussionerna och ställ frågor. Du kan lämna kommentarer i formuläret nedan.