Alternatīvā enerģija mājai: netradicionālo enerģijas avotu apskats

“Zaļā enerģētika” vilina ar gluži kosmiskām perspektīvām. No apkārtējās vides var iegūt pilnīgi bezmaksas neizsmeļamu enerģiju, lai nodrošinātu autonomās komunikācijas. Turklāt tās resurss katru dienu atjaunojas bez cilvēka līdzdalības.

Tomēr, lai prasmīgi izmantotu īstās dabas dāvanas, jāzina, kā tās darbojas un kur tās tiek izmantotas. Piekrītat?

Viss par to, kā tiek izmantota alternatīvā enerģija mājai, Jūs uzzināsiet no mūsu piedāvātā raksta. Iepazīstoties ar mūsu sniegto informāciju, Jūs varēsiet izvēlēties vispiemērotāko variantu siltuma vai elektrības iegūšanai.

Mēs detalizēti aprakstījām iekārtas, kas pārstrādā saules/vēja/ūdens/zemes enerģiju. Īsi un ļoti vienkārši izklāstījām to darbības principu. Piedāvātā informācija palīdzēs salīdzināt enerģijas iegūšanas veidus un avotus.

Alternatīvo enerģijas avotu veidi

Iegādāties rūpnieciskos modeļus mūsdienu ierīcēm siltuma vai elektroenerģijas ieguvei no apkārtējās vides nav nemaz tik sarežģīti.

Pie populārākajiem šāda aprīkojuma variantiem var minēt:

• saules baterijas;
• saules kolektori;
• vēja ģeneratori;
• siltumsūkņi;
• biogāzes ģeneratori.

Zinātne nestāv uz vietas, parādās arvien jauni alternatīvās enerģijas ieguves ierīču modeļi. Ir svarīgi ne tikai izvēlēties piemērotāko variantu, bet arī to pareizi uzstādīt. Ļoti bieži ar vienu vienīgu agregātu nepietiek. Var kombinēt dažādu resursu izmantošanu.

Piemēram, saules baterija dod vairāk elektroenerģijas vasaras periodā, bet vēja ģenerators – ziemā. Šo divu ierīču apvienojums ļauj nodrošināt pietiekamu daudzumu autonomas elektroenerģijas visa gada garumā. Līdzīgā veidā var kombinēt arī citas ierīces.

#1: Saules bateriju izmantošana

Šie elementi kļūst arvien populārāki un daudzveidīgāki. Tos pārdod gan kā gatavus komplektus, gan kā atsevišķus fotoelementus. Ar pēdējiem labprāt darbojas amatieri, kuri dod priekšroku visu veikt ar savām rokām – tas ir samērā vienkāršs uzdevums.

Lai izgatavotu saules bateriju ar individuāliem parametriem, ir jāiegādājas nepieciešamais daudzums gatavu fotoelementu un jāsavieno tie kopīgā ķēdē.

Caurspīdīgie elementi, kas nosedz saules bateriju darba virsmu, tiek uzstādīti uz augstceltņu stikliem, bet tos var veiksmīgi izmantot arī privātajā mājokļu būvniecībā.

Izšķir monokristāliskos un polikristāliskos fotoelementus. Pirmie ir produktīvāki un izturīgāki, bet efektīvi tikai tad, ja tiek iegūta stabila enerģijas plūsma. Polikristāliem efektivitāte ir zemāka, un ekspluatācijas laiks ir īsāks, taču tie var diezgan efektīvi darboties pat paaugstināta mākoņainuma apstākļos.

Fotoelementus novieto zem izturīga caurspīdīga materiāla slāņa, lai tie varētu absorbēt enerģiju un vienlaikus paliktu vajadzīgajā pozīcijā. Korpuss ar caurspīdīgu ārējo virsmu izskatās kā metāla rāmis. To izmanto paneļu nostiprināšanai.

Dažreiz metāla korpusa vietā izmanto koka konstrukciju. Tas ir mazāk izturīgs, bet pilnīgi pieņemams variants.

Paneļus ar saules bateriju fotoelementiem uzstāda uz visvairāk saules apgaismotās ēkas puses, parasti – uz jumta. Svarīgi arī pareizi izvēlēties invertoru un akumulatorus.

Konstrukcija ar saules baterijām ir diezgan apjomīga, tāpēc visbiežāk to novieto tieši uz mājas jumta. Korpuss tiek montēts uz statīva tā, lai paneli ar fotoelementiem varētu pagriezt, tas ļaus sekot līdzi saules kustībai un uztvert vairāk UV staru atkarībā no gadalaika.

Kad nokrīt bagātīgi nokrišņi, paneli pagriež vertikālā stāvoklī, lai novērstu tā bojājumus un samazinātu iespējamo piesārņojumu. Paneļu uzstādīšana – tikai pirmais posms šādas sistēmas īstenošanā.

Lai tā pilnvērtīgi darbotos, būs jāpievieno fotoelementi caur uzlādes ierīci saules invertoru sistēmai.

Lai uzkrātu iegūto elektrisko enerģiju, būs nepieciešami akumulatori saules paneļiem, piemēram, SUNLIGHT PzS. Šādus elementus var uzstādīt zem zemes, diezgan ievērojamā dziļumā – līdz trīs metriem.

Pareiza invertora saules baterijām un akumulatoru kontrollera izvēle ir svarīgs moments, lai nodrošinātu visas sistēmas maksimālu efektivitāti. Jo labāk izvēlētas visas sastāvdaļas, jo kvalitatīvāk veikti speciālie aprēķini, jo mazāki būs elektroenerģijas zudumi.

Interesants saules bateriju veids ir elastīgs plēves variants, kura darba slānis ir uzklāts uz polimēra plēves. Tās uzstāda uz augstceltņu logu stikliem, protams, pašā saulainākajā pusē.

Šādu elementu lietderības koeficients ir nedaudz zemāks nekā tradicionālajam variantam – tikai 7%. Taču to izmantošanas ērtums un vietas ietaupījums kompensē šo trūkumu.

Betaray ierīce, lai pastiprinātu uztvertās saules enerģijas potenciālu, izskatās stilīgi un mūsdienīgi. To var uzstādīt privātmājas pagalmā vai daudzstāvu mājas jumtā.

Mūsdienīgi un neparasti izskatās ierīce ar nosaukumu Betaray. Tas ir diezgan liels stikla lodveida objekts, kas kā lēca savāc saules starus un virza tos uz paneli ar fotoelementiem. Iekārta spēj griezties automātiskā režīmā, lai iegūtu maksimumu saules staru.

Rezultātā var iztikt ar mazāku fotoelementu skaitu un padarīt saules staru plūsmu stabilāku. Naktī Betaray spēj absorbēt mēness un zvaigžņu gaismu. Tas ir maz, bet pietiek, lai nodrošinātu pilnvērtīgu ielas apgaismojumu. Kopumā šai ierīcei ir iespaidīga saules bateriju lietderības koeficients – 35%.

Noderīgi padomi par saules bateriju izvēli, uzstādīšanu un ekspluatāciju ir sniegti šeit:

#2: Saules kolektoru izmantošana

Tā ir modernāka un produktīvāka vasaras dušas variācija. Pat vispieticīgākajā lauku mājā ir ūdens muca, kas dienas laikā uzsilst līdz visai pieklājīgam līmenim.

Ja uz jumta uzstāda sistēmu no šaurām caurulēm, pa kurām cirkulē ūdens, var iegūt ievērojamu siltuma daudzumu, pilnībā nodrošinot māju ar karstā ūdens piegādi un pat ar visai pienācīgu apkuri.

Saules kolektors ir šauru cauruļu sistēma, pa kurām cirkulē šķidrais siltumnesējs. Dabiskie konvekcijas procesi nodrošina saules sasildīta ūdens cirkulāciju bez sūkņa izmantošanas (+)

Šī alternatīvā enerģijas avota darbība balstās uz ūdens un gaisa spēju cirkulēt karsējot. Siltummaiņa tvertni uzstāda augstākā līmenī nekā kolektora caurules. Uzsildītais ūdens paceļas augšup un nonāk siltummaiņa spoles augšdaļā.

Atdziestot saskarē ar ūdensvada ūdeni, saules kolektora siltumnesējs nolaižas uz leju un atkal pārvietojas uz caurulēm, kuras silda saule.

Dabiskā uzsilstošā un atdziestošā ūdens cirkulācija ļauj iztikt bez īpašiem sūkņiem vai citas elektriskās iekārtas.

Vienkāršāko šādas sistēmas variantu var izgatavot no pieejamiem materiāliem: dažāda diametra caurulēm, metāla loksnes pamatnes lomā. Pamatni, pie kuras piestiprina pamatni, var izgatavot no stūra vai citiem metāla elementiem.

Šajā pašgatavotā saules kolektora variantā caurules ir piemetinātas pie metāla pamatnes, kā rāmis izmantots resns dēlis.

Parasti to sistēmas daļu, kas atrodas ārpusē, nokrāso melnā krāsā, lai palielinātu tās spēju absorbēt siltumu. Pamatni ar caurulēm nostiprina tā, lai varētu mainīt tās slīpuma leņķi.

Atliek iekārtot siltummaiņa tvertni, ievietot tajā spoli un savienot sistēmas elementus savā starpā un ar ūdensapgādes un/vai apkures sistēmu.

Detalizēta saules kolektora izgatavošanas tehnoloģija apkurei ir aprakstīta šajā rakstā.

Rūpnieciskie saules kolektoru modeļi ir daudz produktīvāki nekā “pašdarinājumi”, un tie var darboties visu gadu, taču šādas sistēmas izmaksas var izrādīties diezgan augstas.

Protams, mūsdienu rūpnieciskās ražošanas saules kolektori ir sarežģītāk iekārtoti un darbojas efektīvāk. Dažās ierīcēs kā siltumnesējs tiek izmantots freons, kas ļauj iegūt siltumenerģiju pat aukstā laikā.

Rūpnieciskie agregāti var būt aprīkoti ar vakuuma caurulēm, bloku ar fotoelementiem, temperatūras sensoriem, automātiskās vadības sistēmu utt. Šāda kolektora izmaksas var izrādīties visai iespaidīgas.

#3: Vēja enerģijas izmantošana

Vēja ģeneratori – ierīces, kas jau sen ir pazīstamas un diezgan populāras ekoloģiski tīras enerģijas piekritēju vidū. Tā ir diezgan apjomīga ierīce, it īpaši, ja vēja turbīnas lāpstiņas griežas horizontālā plaknē. Tādēļ versijas ar vertikāli novietotām lāpstiņām ir populārākas.

Vēja ģeneratori – diezgan apjomīgi izstrādājumi, kas jāuzstāda atklātā vietā, kuru labi caurvējš vēji. Viens šāds izstrādājums var pilnībā segt privātmājas elektroenerģijas vajadzības.

Vējģeneratoru novieto uz augsta un izturīga staba. Lāpstiņu kustība tiek nodota ģeneratoram, iegūtā enerģija tiek uzkrāta akumulatorā. Pēc tam elektroenerģija tiek nodota mājas iekšējai elektriskajai sistēmai vai izmantota citā veidā.

Pašdarināts vējģenerators spēj segt neliela dārza gabala elektroenerģijas vajadzības:

Rūpnieciskie mūsdienu vēja ģeneratoru modeļi parasti ir aprīkoti ar ērtu elektronisku vadības paneli.

Pašdarinātās ierīces konstruē pēc diezgan vienkāršām shēmām un rasējumiem. Internetā var atrast daudz variantu visdažādākajos tipos un veidos. Jāizvēlas ērta vieta šādas konstrukcijas novietošanai, kur pūš spēcīgs vējš, un iekārta nevienam netraucēs. Jo augstāk uzstādītas lāpstiņas, jo labāk.

Mobilā vēja turbīna Uprise ir salīdzinoši kompakta izmēra, saliktā veidā to var transportēt pa koplietošanas ceļiem.

Pavisam nesen uzņēmums Uprise prezentēja oriģinālu izstrādi – vēja turbīnu, kas uzstādīta uz pārvietojamu platformu. Ja vēlas, ierīci var salikt, piešķirot tai kompaktus izmērus, un pēc tam pārvadāt ar parastu apvidus automobili un uzstādīt citā vietā.

Uprise mobilās vēja turbīnas jauda ir 50 kW. Pēc alternatīvās enerģētikas speciālistu aplēsēm, ar to pilnīgi pietiek, lai nodrošinātu ar elektrību ne pārāk lielu privātmāju, un pat paliek lieka elektrība, ko var dalīt ar kaimiņiem.

Vēl oriģinālāks variants vēja enerģijas pārvēršanai kilovatos – lidojošais aparāts Makani Power.

Makani Power – ir lidojoša iekārta, kas ļauj pacelt nelielu vēja turbīnu komplektu ievērojamā augstumā un iegūt maksimālu elektroenerģijas daudzumu.

Tā ir ļoti zinātniska pūķa variācija, uz kura ir uzstādītas nelielas vēja turbīnas. Ideja ir nogādāt ģeneratoru atmosfēras augšējos slāņos, kur gaisa plūsmas ātrums ir ievērojami lielāks nekā pie zemes. Enerģija tiek padota lejā pa kabeli, kas pilda arī virves funkciju, kas notur “pūķi”.

Interesants vēja ģeneratora SF-600-5 (Ķīna) remonta pārskats ļauj gūt priekšstatu par iespējamām problēmām ar ekonomiskās klases tehniku:

Interesantas idejas pašizgatavotam vēja ģeneratoram ir aprakstītas rakstā – Kā pašam izgatavot vēja ģeneratoru: uzbūve, darbības princips + labākie pašdarinājumi

#4: Apkure, izmantojot siltumsūkņus

Šīs ierīces jau sen ir ieņēmušas goda vietu vides enerģijas iegūšanas ierīču saimē. Siltumsūknis darbojas aptuveni tāpat kā ledusskapis vai kondicionieris, tikai otrādi.

Šāda veida ierīces galvenokārt izmanto mājokļa apsildei, kā arī ūdens uzsildīšanai. Lai gan ir modeļi, kas vasarā veiksmīgi pilda kondicioniera funkcijas.

Siltumsūkņa darbības princips ir balstīts uz zemas potences siltumenerģijas pārveidošanu koncentrētā augstas potences siltumā. Ierīces tips “zeme-ūdens” ir sarežģīts montāžā, bet efektīvs.

Kā siltuma avots šādas sistēmas izmanto gaisa enerģiju, zemes un ūdens siltumu. Enerģija ir visur, bet šajos resursos tai ir zems potenciāls. Siltumsūkņa ārējais kontūrs savāc šīs izkliedētās siltumenerģijas drupatas un pārvieto tās sistēmā.

Lai pārveidotu enerģiju augstas potences stāvoklī, izmanto dzesētāju, parasti freonu. Tas absorbē iegūto enerģiju, uzsilst un nonāk kompresorā. Šeit dzesētājs tiek saspiests un caur iztvaicētāju nonāk iekšējā apkures kontūra siltummainī.

Siltumnesējs absorbē koncentrēto siltumenerģiju, bet freons iet cauri iztvaicētājam un atkal pāriet šķidrā stāvoklī. Tagad tas iegūst zemas potences enerģiju, uzsilst utt.

Atkarībā no siltuma avota un siltumnesēja veida tiek izvēlēts arī siltumsūkņa tips: “zeme-ūdens”, “ūdens-ūdens”, “gaiss-ūdens”, “gaiss-gaiss” u.tml. Ar šādu ierīci var realizēt ne tikai tradicionālo ūdens apkuri, bet arī gaisa apkuri.

Daudzi meistari veiksmīgi apguvuši šāda agregāta pašizgatavošanu, interesanti varianti aprakstīti šādos rakstos:

1. Kā izgatavot siltumsūkni pašu rokām no veca ledusskapja: rasējumi, instrukcija un padomi montāžai
2. Ģeotermālais siltumsūknis pašu rokām mājas apkurei: uzbūve, projektēšana, pašmontāža

Siltuma iegūšana no zemes nav pats vienkāršākais uzdevums, jo būs nepieciešams plašs zemes gabals un apjomīgi zemes darbi. Ārējā kontūra caurules tiek ievietotas tranšejās un apbērtas ar zemi. Skaidrs, ka šīs teritorijas izmantošana turpmāk būs ierobežota.

Siltumsūkņa tips “gaiss-ūdens” āra bloks vienkārši jāuzstāda piemērotā vietā, taču šāda ierīce var būt ne pārāk efektīva pie zemas āra gaisa temperatūras

Bet šādā veidā var nodrošināt stabilu siltumnesēja temperatūru ārējā kontūrā, un tas ir svarīgs nosacījums veiksmīgai siltumsūkņa darbībai. Ļoti ērti, ja pie mājas atrodas ūdenstilpne, ārējo kontūru bez īpašām problēmām var iegremdēt ūdenī. Kā alternatīvu ūdenstilpnei izmanto ūdens aku.

Siltuma iegūšanai no gaisa netiek izmantotas caurules ar šķidru siltumnesēju, bet gan jaudīgi ventilatori, kas iesūknē gaisu siltummainī. Ārējā gaisa temperatūra nebūt nav tik nemainīga kā variantos ar ūdeni vai zemi, taču izvēlēties vietu agregātam un veikt montāžu ir ievērojami vienkāršāk.

Diemžēl šādas ierīces ir mazefektīvas ziemeļu reģionos, jo apkure nav iespējama jau pie -20 grādiem pēc āra gaisa temperatūras. Problēmu risina, apvienojot divas dažādas apkures sistēmas.

#4: Biogāze komunikāciju darbībā

Atkritumi ir vēl viens interesants resurss siltumenerģijas iegūšanai. Pārstrādājot atkritumus ar anaerobo baktēriju palīdzību, izdalās tādas vielas kā metāns, sērūdeņradis, ogļskābā gāze un noteikts daudzums piemaisījumu.

Šo gāzu maisījumu sauc par biogāzi, to var uzskatīt arī par modernu alternatīvu enerģijas avotu.

Pārstrādei biogeneratorā parasti izmanto augu un dzīvnieku izcelsmes atkritumu un ūdens maisījumu. Masas mitrumam jābūt 88-96% atkarībā no gada laika.

Protams, šo degošo vielu iegūst nevis no kanalizācijas satura. Tam izmanto organiskos atkritumus no dzīvnieku vai augu izcelsmes. Tos ievieto īpašā traukā, kas ir ļoti izturīgs un noteikti hermētisks. Turpat ievieto arī baktēriju kultūras.

Iekārtas iekšpusē uzstāda skrūvi, lai sajauktu biomasu. Tas palielinās reakcijas ātrumu un padarīs ģeneratora darbu efektīvāku.

Pārstrādei paredzēto masu atšķaida ar ūdeni, kam jābūt uzsildītam līdz aptuveni 40°C. Vasarā jāpielej vairāk ūdens, bet ziemā biomasas mitrums var būt aptuveni 90%.

Lai uzturētu mikroorganismiem ērtu temperatūru, biogeneratora trauku pārklāj ar siltumizolācijas materiāliem. Visus izejmateriālus ievieto caur kakla atveri, kuru pēc tam cieši aizver. Biogāze uzkrājas iekārtas augšdaļā un tiek novadīta pa īpašu cauruli.

Ērtības, vietas ekonomijas un drošības apsvērumu dēļ biogāzes iekārtas novieto pazemē, gāzes sadale notiek caur hidraulisko slēģi, obligāti jānodrošina biomasas uzsildīšana (+)

Apstrādātos atkritumus izkrauj caur atsevišķu cauruli, tie ir vērtīgs mēslojums, kuram var atrast pielietojumu zemes gabalā. Svarīgs moments, pašam veidojot biogeneratoru, ir drošība. Tā kā gāze pastāvīgi uzkrājas traukā, spiediens tajā nepārtraukti palielinās.

Paša veikta biogeneratora izveides process no metāla mucas ir aprakstīts šajā video:

Ja šo procesu nekontrolē, iekārta var vienkārši eksplodēt. Par drošāku tiek uzskatīta biogeneratora novietošana zem zemes, nevis uz virsmas. Jānodrošina pastāvīga iegūtās gāzes atsūknēšana no trauka, lai normalizētu spiedienu.

Ar gāzes maisījumu arī jārīkojas uzmanīgi. Tā ir viegli uzliesmojoša viela ar asu un nepatīkamu smaku, tās ieelpošana var būt bīstama cilvēku veselībai.

Bez iepriekš aprakstītajiem bezmaksas enerģijas iegūšanas avotiem ir vēl interesanti inženiertehniskie risinājumi, kuriem ir daudz praktisku perspektīvu:

Termoģeneratora mērķis un pielietojums

Šāda tipa ierīces ir zināmas jau kopš pagājušā gadsimta vidus. Tās ļauj pārveidot siltumenerģiju elektroenerģijā. Mūsdienu rūpnieciski ražotais termoģenerators ir paredzēts uzstādīšanai uz gāzes katliem vai ilgstošas degšanas malkas krāsnīm, kuru jauda ir vismaz 200 W.

Viens no vispazīstamākajiem un ikdienā pieprasītākajiem termoģeneratora variantiem darbojas tandēmā ar petrolejas lampu:

Šāda ierīce ziemā, kad apkures ierīces strādā nepārtraukti, ļauj iegūt aptuveni 150 kWh elektrības mēnesī.

To var uzskatīt par papildu iespēju kombinācijā ar saules baterijām vai kā veidu, kā kompensēt biežos elektrības atslēgumus.

Pastāv arī pārgājienu modeļi siltuma ģeneratoriem, kas var pārstrādāt parastā ugunskura siltumenerģiju. Tos var izmantot būvniecības laikā vietās, kur nav elektrības, kā alternatīvu ģeneratoram, kas darbojas ar sašķidrinātu degvielu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video iepazīstinās ar populārākajām iekārtu iespējām, kas darbojas no alternatīviem enerģijas avotiem:

Vienīgais būtiskais alternatīvo enerģijas iegūšanas veidu trūkums ir iekārtu un uzstādīšanas augstā cena. Augsto tehnoloģiju izstrādnes ir efektīvas, ērtas un nav lētas. Tomēr ieguldījumi laika gaitā atmaksāsies. Un tiem, kam patīk meistarot, vienmēr ir iespējas pašrocīgi izgatavot.

Pastāstiet, ko jūs domājat par alternatīvās enerģijas izmantošanu mājai? Dalieties savā viedoklī, piedalieties diskusijās un uzdodiet jautājumus. Atsauksmes var atstāt zemāk esošajā veidlapā.