Альтернативный источник питания. Альтернативные источники энергии. Устройство и использование солнечных коллекторов

21.10.2019

Экологичная усадьба:Каждому жителю нашей планеты отлично известно, что запасы природного топлива не безграничны, а цены на энергоносители постоянно растут. Заменить привычные источники питания способна альтернативная энергия: своими руками можно устроить весьма эффективную установку для ее получения.

Каждому жителю нашей планеты отлично известно, что запасы природного топлива не безграничны, а цены на энергоносители постоянно растут. Заменить привычные источники питания способна альтернативная энергия: своими руками можно устроить весьма эффективную установку для ее получения. «Зеленые технологии» позволят ощутимо сократить бытовые расходы за счет использования практически бесплатных источников.

Солнечные панели собственноручного изготовления

Готовая солнечная панель стоит немалых денег, поэтому ее покупка и установка по карману далеко не каждому. При самостоятельном изготовлении панели расходы можно снизить в 3-4 раза. Прежде чем приступить к устройству солнечной панели нужно разобраться, как все это работает.

Система солнечного электроснабжения: принцип работы

Понимание назначения каждого из элементов системы позволит представить ее работу в целом. Основные составляющие любой системы солнечного электроснабжения:

Солнечная панель. Это комплекс соединенных в единое целое элементов, преобразующих солнечный свет в поток электронов. Их основная особенность состоит в том, что они не могут вырабатывать ток высокого напряжения. Отдельный элемент системы способен вырабатывать ток напряжением 0,5-0,55 В. Соответственно одна солнечная батарея способна вырабатывать ток напряжением 18-21 В, что достаточно для зарядки 12-вольтовой аккумуляторной батареи.
Аккумуляторы. Одной батареи надолго не хватит, поэтому система может насчитывать до десятка таких устройств. Количество аккумуляторных батарей определяется мощностью потребляемой электроэнергии. Количество аккумуляторных батарей можно будет увеличить в будущем, добавив в систему необходимое количество солнечных панелей;
Контроллер солнечного заряда. Это устройство необходимо для обеспечения нормальной зарядки аккумуляторной батареи. Основное его назначение состоит в недопущении повторной перезарядки батареи.
Инвертор. Прибор, требующийся для преобразования тока. Аккумуляторные батареи выдают ток низкого напряжения, а инвертор преобразует его в ток необходимого для функционала высокого напряжения – выходная мощность. Для дома достаточно будет инвертора с выдаваемой мощностью 3-5 кВт.

Если инвертор, аккумуляторные батареи и контроллер заряда лучше приобрести готовыми, то солнечные батареи вполне возможно сделать самому.

Качественный контроллер и правильность подключения помогут как можно дольше сохранять работоспособность аккумуляторных батарей и автономность всей солнечной станции в целом

Изготовления солнечной батареи

Для изготовления батареи необходимо приобрести солнечные фотоэлементы на моно- либо поликристаллах. При этом нужно учесть, что срок службы поликристаллов значительно меньше, чем у монокристаллов. Кроме того КПД поликристаллов не превышает 12%, тогда как этот показатель у монокристаллов достигает 25%. Для того, чтобы сделать одну солнечную панель необходимо купить как минимум 36 таких элементов.

Солнечную батарею собирают из модулей. Каждый модуль для бытового использования включает 30, 36 или 72 шт. элементов, соединенных последовательно с источником питания с максимальным напряжением около 50 V

Корпус солнечной панели

Начинаются работы с изготовления корпуса, для этого потребуются следующие материалы:

Деревянные бруски
Фанера
Оргстекло
ДВП

Из фанеры необходимо вырезать днище корпуса и вставить его в рамку из брусков толщиной 25 мм. Размер днища определяется количеством солнечных фотоэлементов и их размером. По всему периметру рамки в брусках с шагом 0,15-0,2 м необходимо высверлить отверстия диаметром 8-10 мм. Они требуются для предотвращения перегрева элементов батареи во время работы.

Устройство солнечной панели

По размеру корпуса необходимо при помощи канцелярского ножа вырезать из ДВП подложку для солнечных элементов. При ее устройстве также нужно предусмотреть наличие вентиляционных отверстий, устраиваемых через каждые 5 см квадратно-гнездовым способом. Готовый корпус нужно дважды покрасить и высушить.

Солнечные элементы следует вверх ногами выложить на подложку из ДВП и выполнить распайку. Если готовые изделия уже не были оснащены припаянными проводниками, то работа существенно упрощается. Однако процесс распайки предстоит выполнить в любом случае.

Нужно помнить, что соединение элементов должно быть последовательным. Изначально элементы следует соединять рядами, а уже потом готовые ряды объединять в комплекс путем присоединения к токоведущим шинам. По завершению элементы нужно перевернуть, уложить как положено и зафиксировать на своих местах при помощи силикона.

Каждый из элементов нужно надежно зафиксировать на подложке с помощью скотча либо силикона, в будущем это позволит избежать нежелательных повреждений (+)

После чего надо проверить величину выходного напряжения. Ориентировочно оно должно находиться в пределах 18-20 В. Теперь батарею следует обкатать в течение нескольких дней, проверить способность зарядки аккумуляторных батарей. Только после контроля работоспособности производится герметизация стыков.

Убедившись в безукоризненном функционале, можно выполнить сборку системы электроснабжения. Входные и выходные контактные провода нужно вывести наружу для последующего подключения прибора. Из оргстекла следует вырезать крышку и закрепить ее саморезами к бортикам корпуса через предварительно просверленные отверстия.

Вместо солнечных элементов для изготовления батареи можно использовать диодную цепь с диодами Д223Б. Панель из 36 последовательно соединенных диодов способна выдавать напряжение 12 В.

Диоды нужно предварительно замочить в ацетоне для удаления краски. В пластиковой панели следует высверлить отверстия, вставить диоды и произвести их распайку. Готовую панель необходимо поместить в прозрачный кожух и герметизировать.

Правильно ориентированные и установленные солнечные панели обеспечивают максимальную эффективность получения солнечной энергии, а также легкость и простоту обслуживания системы

Основные правила установки солнечной панели

От правильности установки солнечной батареи во многом зависит эффективность работы всей системы. При установке нужно учесть следующие важные параметры:

Затенение. Если батарея будет находиться в тени деревьев или более высоких сооружений, то она не только не будет нормально функционировать, но и может выйти из строя.
Ориентация. Для максимального попадания солнечных лучей на фотоэлементы батарею необходимо направить в сторону солнца. Если Вы живете в северном полушарии, то панель должна быть ориентирована на юг, если же в южном, то наоборот.
Наклон. Этот параметр определяется географическим положением. Специалисты рекомендуют устанавливать панель под углом, равным географической широте.
Доступность. Нужно постоянно следить за чистотой лицевой стороны и вовремя удалять слой пыли и грязи. А в зимнее время панель периодически необходимо очищать от налипающего снега.

Желательно, чтобы при эксплуатации солнечной панели угол наклона не был постоянным. Прибор будет работать по максимуму только в случае прямо направленных на его крышку солнечных лучей. Летом его лучше располагать под уклоном в 30º к горизонту. В зимнее время рекомендовано приподнимать и устанавливать на 70º.

В ряде промышленных вариантов солнечных батарей предусмотрены устройства слежения за движение солнца. Для бытового применения можно продумать и предусмотреть подставки, позволяющие менять угол наклона панели

Тепловые насосы для отопления

Тепловые насосы являются одним и из наиболее прогрессивных технологических решений в получении альтернативной энергии для вашего дома. Они не только наиболее удобны, но и экологически безопасны. Их эксплуатация позволит существенно снизить расходы, связанные с оплатой на охлаждение и обогрев помещения.

Классификация тепловых насосов

Тепловые насосы классифицирую по количеству контуров, источнику энергии и способу ее получения. В зависимости от конечных потребностей тепловые насосы могут быть:

Одно-, двух или трехконтурные;
Одно- или двухконденсаторные;
С возможностью нагрева или с возможностью нагрева и охлаждения.

По виду источника энергии и способу ее получения различают следующие тепловые насосы:

Грунт – вода. Применяются в умеренном климатическом поясе с равномерным прогревом земли вне зависимости от времени года. Для монтажа используют коллектор либо зонд в зависимости от типа грунта. Для бурения неглубоких скважин не требуется получения разрешительных документов.
Воздух – вода. Тепло аккумулируется из воздуха и направляется на нагрев воды. Установка будет уместной в климатических зонах с зимней температурой не ниже -15 градусов.
Вода – вода. Монтаж обусловлен наличием водоемов (озера, реки, грунтовые воды, скважины, отстойники). Эффективность такого теплового насоса является весьма внушительной, что обусловлено высокой температурой источника в холодное время года.
Вода – воздух. В данной связке в роли источника тепла выступают те же водоемы, но при этом тепло посредством компрессора передается непосредственно воздуху, используемому для обогрева помещений. В данном случае вода не выступает в качестве теплоносителя.
Грунт – воздух. В данной системе проводником тепла является грунт. Тепло из грунта через компрессор передается воздуху. В роли переносчика энергии применяют незамерзающие жидкости. Данная система считается наиболее универсальной.
Воздух – воздух. Работа данной системы сходна с работой кондиционера, способного обогревать и охлаждать помещение. Данная система является наиболее дешевой, так как не требует производства земляных работ и прокладки трубопроводов.

При выборе вида источника тепла нужно ориентироваться на геологию участка и возможность беспрепятственного проведения земляных работ, а также на наличие свободной площади. При дефиците свободного места придется отказаться от таких источников тепла, как земля и вода и забирать тепло из воздуха.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов основан на использовании цикла Карно, который в результате резкого сжатия теплоносителя обеспечивает повышение температуры. По такому же принципу, но с противоположным эффектом, работает большинство климатических устройств с компрессорными установками (холодильник, морозильная камера, кондиционер).

Главный рабочий цикл, который реализуется в камерах данных агрегатов, полагает обратный эффект – в результате резкого расширения происходит сужение хладагента.
Именно поэтому один из наиболее доступных методов изготовления теплового насоса основан на использовании отдельных функциональных узлов, используемых в климатическом оборудовании.

Так, для изготовления теплового насоса может быть использован бытовой холодильник. Его испаритель и конденсатор будут играть роль теплообменников, отбирающих тепловую энергию из среды и направляющие ее непосредствен на нагрев теплоносителя, который циркулирует в системе отопления.

Низкопотенциальное тепло из грунта, воздуха или воды вместе с теплоносителем попадает в испаритель, где превращается в газ, а далее еще больше сжимается компрессором, в результате чего температура становится еще выше (+)

Тепловой насос с узлами от бытовой техники

Работы начинаются с подготовки компрессорной части насоса, функции которой будут отведены соответствующему узлу кондиционера либо холодильника. Данный узел необходимо закрепить с помощью мягкой подвески на одной из стен рабочего помещения там, где это будет удобно.

После этого необходимо изготовить конденсатор. Для этого идеально подойдет бак из нержавеющей стали объемом 100 л. В него необходимо вмонтировать змеевик (можно взять готовую медную трубку от старого кондиционера либо холодильника. Подготовленный бак нужно с помощью болгарки разрезать вдоль на две равные части – это необходимо для установки и закрепления змеевика в теле будущего конденсатора.

После монтажа змеевика в одной из половинок обе части емкости нужно соединить и сварить между собой таким образом, чтобы получился замкнутый бак. Учтите, что при сварке нужно использовать специальный электроды, а еще лучше применять аргоновую сварку, только она может обеспечить максимальное качество шва.

Для изготовления конденсатора использован бак из нержавеющей стали объемом 100 л, с помощью болгарки он был разрезан пополам, вмонтирован змеевик и произведена обратная сварка

Для изготовления испарителя потребуется герметичный пластиковый бак объемом 75-80 литров, в который нужно будет поместить змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма.

Для изготовления змеевика достаточно обмотать медную трубку вокруг стальной трубы диаметром 300-400 мм с последующей фиксацией витков перфорированным уголком

На концах трубки необходимо нарезать резьбу для последующего обеспечения соединения с трубопроводом. После завершения сборки и проверки герметизации испаритель следует закрепить на стене рабочего помещения при помощи кронштейнов соответствующего размера.

Завершение сборки лучше доверить специалисту. Если часть сборки можно выполнить самостоятельно, то с пайкой медных труб и закачкой хладагента должен работать профессионал. Сборка основной части насоса заканчивается подключением обогревательных батарей и теплообменника. Нужно отметить, что данная система является маломощной. Поэтому будет лучше, если тепловой насос станет дополнительной частью существующей системы отопления.

Обустройство и подключение внешнего устройства

В качестве источника тепла лучше всего подойдет вода из колодца или скважины. Она никогда не замерзает и даже зимой ее температура редко опускается ниже +12 градусов. Потребуется устройство двух таких скважин. Из одной скважины будет происходить забор воды с последующей подачей в испаритель. Далее отработанная вода будет сбрасываться во вторую скважину. Остается все это подключить к входу в испаритель, к выходу и герметизировать.

В принципе, система готова к эксплуатации, но для ее полной автономности потребуется система автоматики, контролирующая температуру движущегося теплоносителя в отопительных контурах и давление фреона. На первых порах можно обойтись обыкновенным пускателем, но следует учесть, что запуск системы после отключения компрессора можно выполнять через 8-10 минут – это время необходимо для выравнивания давления фреона в системе.

Ветрогенераторы дают киловатты электроэнергии

Энергию ветра использовали еще наши предки. С тех далеких времен, в принципе, ничего не изменилось. Отличие состоит лишь в том, что жернова мельницы заменены генератором и приводом, обеспечивающими преобразование механической энергии лопастей в электрическую энергию.

Установка ветрогенератора считается экономически выгодной, если среднегодовая скорость ветра превышает 6 м/с. Установку лучше всего производить на возвышенностях и равнинах, идеальными местами считаются побережья рек и крупных водоемов вдали от различных инженерных коммуникаций.

Классификация ветряных генераторов

Классификация ветряных генераторов зависит от следующих основных параметров:

В зависимости от размещения оси могут быть вертикальными и горизонтальными. Горизонтальная конструкция предусматривает возможность автоповорота основной части для поиска ветра. Основное оборудование вертикального ветрогенератора расположено на земле, поэтому его легче обслуживать, при этом КПД вертикально расположенных лопастей ниже.
В зависимости от количества лопастей различают одно-, двух-, трех- и многолопастные ветряные генераторы. Многолопастные ветрогенераторы используют при малой скорости воздушного потока, применяются редко из-за необходимости установки редуктора.
В зависимости от материала, используемого для изготовления лопастей, лопасти могут быть парусными и жесткими. Лопасти парусного типа просты в изготовлении и монтаже, но требуют частой замены, так как быстро выходят из строя под воздействием резких порывов ветра.
В зависимости от шага винта, различают изменяемый и фиксируемый шаги. При использовании изменяемого шага можно добиться значительного увеличения диапазона рабочих скоростей ветрогенератора, но это приведет к неминуемому усложнению конструкции и увеличению ее массы.

Мощность всех видов приборов, преобразующих энергию ветра в электрический аналог, зависит от площади лопастей.

Для работы ветрогенераторам практически не нужны классические источники энергии. Использование установки мощностью около 1 мВт позволит сэкономить 92 000 баррелей нефти или 29 000 т угля за 20 лет

Устройство ветряного генератора

В любой ветряной установке присутствуют следующие основные элементы:

Лопасти, вращающиеся под действием ветра и обеспечивающие движение ротора;
Генератор, который вырабатывает переменный ток;
Контроллер управления лопастями, отвечает за образование переменного тока в постоянный, который требуется для зарядки аккумуляторов;
Аккумуляторные батареи, нужны для накопления и выравнивания электрической энергии;
Инвертор, выполняет обратное превращение постоянного тока в переменный, от которого работают все бытовые приборы;
Мачта, необходима для подъема лопастей над поверхностью земли до достижения высоты перемещения воздушных масс.

При этом генератор, лопасти и мачта считаются основными частями ветрогенератора, а все остальное – дополнительные компоненты, обеспечивающие надежную и автономную работу системы в целом

Тихоходный ветряной генератор из автогенератора

Считается, что данная конструкция является наиболее простой и доступной для самостоятельного изготовления. Она может стать как самостоятельным источником энергии, так и взять на себя часть мощности существующей системы электроснабжения. При наличии автомобильного генератора и аккумуляторной батареи все остальные части можно изготовить из подручных материалов.

Изготовление ветрового колеса

Лопасти считаются одной из наиболее важных частей ветрогенератора, так как их конструкцией определяется работа остальных узлов. Для изготовления лопастей могут быть использованы самые разные материалы – ткань, пластик, металл и даже дерево. Мы изготовим лопасти из канализационной пластиковой трубы. Основные преимущества данного материала – дешевизна, высокая влагоустойчивость, простота обработки. Работы выполняются в следующем порядке:

Производится расчет длины лопасти, при этом диаметр пластиковой трубы должен составлять 1/5 от необходимого метража;
С помощью лобзика трубу следует разрезать вдоль на 4 части;
Одна часть станет шаблоном для изготовления всех последующих лопастей;
После обрезки трубы заусеницы на краях необходимо обработать наждачной бумагой;
Вырезанные лопасти необходимо зафиксировать на заранее приготовленном алюминиевом диске с предусмотренным креплением;
Также к этому диску после переделки нужно прикрутить генератор.

Учтите, что труба из ПВХ не обладает достаточной прочностью и не сможет противостоять сильным порывам ветра. Для изготовления лопастей лучше всего применять трубу из ПВХ толщиной не менее 4 см. Далеко не последнюю роль на величину нагрузки оказывает размер лопасти. Поэтому не лишним будет рассмотреть вариант снижения размера лопасти за счет увеличения их количества.

После сборки следует произвести балансировку ветрового колеса. Для этого требуется закрепить его горизонтально на штативе в закрытом помещении. Результатом правильной сборки будет неподвижность колеса. Если же происходит вращение лопастей, необходимо выполнить их подточку абразивом доя уравновешивания конструкции.

Изготовление мачты ветрогенератора

Для изготовления мачты можно использовать стальную трубу диаметром 150-200 мм. Минимальная длина мачты должна составлять 7 м. Если на участке есть препятствия для перемещения воздушных масс, то колесо ветрогенератора нужно поднять на высоту, превышающую препятствие не менее, чем на 1 м.

Колышки для закрепления растяжек и саму мачту необходимо забетонировать. В качестве растяжек можно использовать стальной либо оцинкованный трос толщиной 6-8 мм.

Переоборудование автомобильного генератора

Переделка состоит лишь в перемотке провода статора, а также в изготовлении ротора с неодимовыми магнитами. Для начала нужно высверлить отверстия, необходимые для фиксации магнитов в полюсах ротора. Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. По завершению работ межмагнитные пустоты нужно заполнить эпоксидной смолой, а сам ротор обернуть бумагой.

При перемотке катушки нужно учесть, что эффективность работы генератора будет зависеть от количества витков. Катушку необходимо мотать по трехфазной схеме в одном направлении. Готовый генератор нужно испытать, результатом правильно выполненной работы будет показатель в 30 В при 300 оборотах генератора.

Переоборудованный генератор готов к проведению испытаний по выдаваемому номинальному напряжению перед финальным монтажом всей системы тихоходного ветрогенератора

Завершение сборки тихоходного ветрогенератора

Поворотная ось генератора выполняется из трубы с насаженными двумя подшипниками, а хвостовая часть вырезается из оцинкованного железа толщиной 1,2 мм. Перед креплением генератора к мачте необходимо изготовить раму, лучше всего для этого подойдет профильная труба. При выполнении крепления нужно учесть, что минимальное расстояние от мачты до лопасти должно быть больше 0,25 м.

Под действием потока ветра происходит движение лопастей и ротора, в результате достигается вращение редуктора и получается электрическая энергия (+)

Для работы системы после ветрогенератора нужно установить контроллер заряда, аккумуляторные батареи, а также инвертор. Емкость батареи определяется мощностью ветрогенератора. Данный показатель зависит от размеров ветряного колеса, количества лопастей и скорости ветра.

Отличительной особенностью альтернативных источников энергии является их экологическая чистота и безопасность. Довольно малая мощность установок и привязка к определенным условиям местности позволяют эффективно эксплуатировать только комбинированные системы традиционных и альтернативных источников. опубликовано

Альтернативная энергия - это энергия, источник которой отличается от тех, что мы привыкли использовать (уголь, газ, ядерное топливо, нефть и т.п.); чаще используется в контексте ограниченности ископаемых источников топлива и наличия у таковых выбросов вредных парниковых газов в атмосферу. Альтернативная энергия - относительно новая отрасль (поскольку не было необходимости искать что-то менее эффективное, но более чистое, чем уголь, например) не находит широкого числа сторонников, но переход к ней неизбежен. Когда мы найдем способы добычи большого количества электроэнергии (скорее, ее хранения), использования водорода и других элементов, эффективной солнечной или термоядерной энергии на замену привычным источникам, мир изменится до неузнаваемости.

Стоимость производства энергии из так называемых возобновляемых источников, например, ветра и солнечного света с каждым годом медленно, но верно снижается. Однако один из недостатков такого производства по-прежнему остается нерешенным – что делать с избытком произведенной энергии, как ее хранить? Допустим, при ветреной погоде ветряки производят достаточное количество энергии для питания электросетей. Но стоит ветру остановиться – энергии нет. Различные компании по всему миру пытаются решить эту проблему. Например, компания ведет разработку энергоэффективных батарей. Но в общем масштабе – это капля в море. К тому же, очень дорого.

Вы наверняка о том, как знаменитый изобретатель и, вне всяких сомнений, талантливый предприниматель

В современных городах существует высокая концентрация населения, которому поставляется электрическая энергия высокого качества. А в сельской местности, характеризующейся протяженными линиями воздушных передач, этот вопрос до конца не решен.

Напряжение, подводимое к зданиям, расположенным на удаленных концах ЛЭП, не только не отличается стабильностью, но может отключаться по различным причинам.

В этой ситуации люди ищут альтернативные источники электрической энергии, которые способны поддерживать нормальное электроснабжение на даче и в частном доме.

Наши советы помогут домашнему мастеру выбрать наиболее подходящий тип генератора, который оптимально подойдет для восстановления напряжения на время устранения неисправностей на питающей ЛЭП или позволит использовать его мощность для постоянного электроснабжения.

Краткие сведения о возможностях домашней электростанции

Термином «генератор» называют технические устройства, способные вырабатывать электрический ток за счет преобразования какой-то исходной энергии в электричество. Например, на автомобиле оно создается за счет механического вращения ротора внутри статора, а у гелиобатареи - в результате облучения лучами солнечного света чувствительных фотоэлементов.

Электрические генераторы выпускаются широким ассортиментом, выполняют различные задачи электроснабжения. Для правильного выбора альтернативного источника энергии его необходимо точно проанализировать по характеристикам:

максимальной мощности нагрузки;
видам электрического тока: постоянной или синусоидальной формы;
параметрам потребителей (резистивная или реактивная нагрузка), влиявших на запуск и работу;
продолжительности рабочего цикла;
способам включения: ручной или автоматический режим;
другим специфическим условиям эксплуатации.

Это значит, что один альтернативный источник энергии способен автономно обеспечивать электрическим питанием не только частный дом, но и поселок, а другой - едва справится с мощностью потребителей одной квартиры. Но стоимость их будет отличаться на несколько порядков.

Минимальные требования к домашнему источнику электроэнергии

Перед выбором самого простого генератора для дома следует учесть только основные приборы, которые он должен питать, и подбирать его по их параметрам. Например, если электричество отключают всего на несколько часов, то можно исключить работу холодильников и морозильников, ибо они способны держать холод в течение этого периода.

Минимальные функции бюджетного источника электрической энергии способен обеспечить обыкновенный автомобильный аккумулятор с напряжением 12 вольт любой мощности, но, желательно - увеличенной. К нему можно подключить:

Аккумулятор будет питать эти приборы и постепенно разряжаться. Для его подзаряда достаточно использовать снятый с автомобиля генератор, ротор которого можно крутить велосипедным тренажером.

С этой целью заднее колесо велосипеда просто вывешивают на подставке, а на одну из его свободных звездочек устанавливают вторую цепь, которая будет передавать крутящий момент от педалей на ротор автомобильного генератора.

Можно использовать любой другой доступный способ передачи энергии вращения, например, за счет создания прямого контакта от покрышки колеса прямо на наконечник оси ротора.

За счет такой простой конструкции удобно заниматься на велотренажере и одновременно смотреть телевизионные передачи или пользоваться интернетом с ноутбука или компьютера. В условиях дефицита физических нагрузок это довольно неплохой способ поддержания здоровья и одновременной экономии электроэнергии для дома.

Обзор особенностей альтернативных источников энергии

Возможности синхронных и асинхронных конструкций

Генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую, работает следующим образом:

обмотка ротора вращается внутри магнитного поля и по ней протекает ток;
его магнитное поле по магнитопроводу проникает через витки статора и индуцирует в них синусоидальный электрический ток.

В зависимости от конструктивных особенностей статора и ротора их электромагнитные поля могут вращаться одинаково, как у синхронных конструкций, или - быть смещены на величину скольжения у асинхронных.

Простой можно сделать своими руками из обыкновенного асинхронного двигателя. Его просто надо подобрать по электрическим характеристикам и, особенно - величине вырабатываемой мощности.

Выбирая для дома конструкцию генератора по мощности, учитывают, что при запуске любых электрических двигателей в схеме питания возникают токи нагрузок с апериодическими составляющими. Их может устранить только специальная , которая еще редко применяется на практике.

Большие амплитуды токов обычного запуска двигателя способны заглушить работу генератора асинхронного типа. Поэтому при его подборе под нагрузки подобного индуктивного типа необходимо предусматривать трехкратный запас мощности. А синхронным моделям подобный резерв создавать не требуется.

На основе синхронных и асинхронных конструкций работают автономные генераторы, получающие питание от двигателей внутреннего сгорания, а также водяные и ветряные конструкции, выполняющие задачи электроснабжения различными способами.

Генераторы на двигателях внутреннего сгорания

Сейчас домашнему мастеру не сложно купить подобную заводскую модель, ориентируясь не только на стоимость топлива и конструкции, но и выходную цену производства одного киловатт часа электроэнергии. Эту характеристику желательно просчитать для всех типов двигателей сгорания.

Подобные альтернативные источники электрической энергии создаются для непрерывной эксплуатации в течение нескольких рабочих часов. Самые маленькие модели, обладая небольшим весом, способны вырабатывать мощность менее 1кВт.

Простая конструкция имеет отвод тепла за счет естественной рециркуляции воздуха. После этого она требует остановки для охлаждения и обслуживания.

На лицевой панели расположены элементарные органы управления и приборы контроля работы бензинового двигателя и электрических характеристик генератора. Они необходимы для визуального наблюдения параметров со стороны оператора.

Средний класс бензогенераторов способен выдавать мощности до нескольких киловатт для электроснабжения частного дома.

Генераторы на дизельном топливе

Альтернативные источники энергии, работающие на солярке, лучше приспособлены к длительному электроснабжению потребителей. Они могут иметь систему обдува и отдельные функции, облегчающие эксплуатацию. Обычно их выпускают с повышенной мощностью.

Дизельные генераторы, как и бензиновые, образуют неприятный для человека выхлоп отработавших продуктов сгорания топлива, при работе создают раздражающий слух шум. Поэтому они требуют установки в удаленных помещениях и монтаж системы отвода газов от дома в атмосферу.

Газогенераторы

Эти альтернативные источники энергии питаются от различных видов природного газа, включая метан. Выходная мощность, как и у дизельных конструкций, может составлять от нескольких киловатт, что вполне достаточно для электроснабжения отдельного дома.

Приборы среднего класса мощности уже имеют в своем составе систему автоматики, использующую режим автоматического включения резерва - АВР, который оперативно восстанавливает питание дома при пропадании напряжения на основной линии электроснабжения.

По сравнению с дизельными аналогами равной мощности газогенераторы меньше шумят, а выделяемые продукты сгорания не обладают высокой токсичностью.

Газогенераторы часто выпускают в модульном контейнером исполнении, позволяющем устанавливать их поблизости от жилого здания. При подключении к системе газоснабжения или специальной емкости, регулярно заправляемой топливом, они способны работать в качестве источников постоянного электроснабжения.

Генераторы комбинированного типа

В зависимости от конструкции подобные альтернативные источники энергии способны работать на различных видах топлива. Чаще всего они используют сочетания газа с бензином или соляркой.

Генераторы комбинированного типа обладают преимуществами газовых конструкций и в то же время их двигатель способен работать от других видов топлива.

Перечисленные устройства генераторов приведены с минимальным набором функций электроснабжения, которые могут понадобиться владельцу частного дома или дачи. Более мощные конструкции в каждом классе способны выполнять повышенные задачи, работая автономной электрической станцией.

Генераторы на природной энергии

Домашнего мастера могут заинтересовать конструкции альтернативных источников энергии, работающих за счет:

порывов ветра;
течения воды;
облучения солнечным светом.

Ветрогенератоы

Довольно заманчивые предложения об использовании энергии ветра часто заканчиваются разочарованием.

Причин для этого много потому, что такие альтернативные источники энергии на первый взгляд обладают простой конструкцией, а на самом деле требуют точного инженерного расчета и анализа метеорологических особенностей местности.

Многие попытки изготовить ветрогенератор своими руками заканчиваются неудачами из-за:

трудностей создания устройства эффективного ветряного колеса с лопастями винта аэродинамической формы, которая давно применяется в самолетостроении;
сложностей учета меняющихся скоростей ветра;
расположения вращающихся частей на высоте вдали от жилого строения;
обеспечения жесткой и прочной конструкции мачты, способной надежно противостоять ураганным нагрузкам.

Производители ветрогенераторов стандартизируют свою продукцию под разные климатические условия, предлагают всевозможные технические решения по мощности, различные способы установки вплоть до простого монтажа на крыше здания. Однако это может закончиться расшатыванием строительных элементов стен и крыши, образованием в них трещин.

Самодельные гидроэлектростанции

Альтернативные источники электрической энергии, использующие мощности водяного потока, проще всего подходят для изготовления своими руками.

Они могут работать от небольшого ручья, как видно на фотографии, или направляемого на них более мощного потока реки.

Показанная ниже гидроэлектростанция собрана руками нескольких умельцев. Она питает бесплатной электроэнергией 30 домов в сельской местности.

Для подобных конструкций можно использовать асинхронные электродвигатели, переключенные в режим генератора. Их устанавливают на стационарно смонтированном оборудовании, как показано на фото выше, или на плавающих станциях.

Энтузиасты гидроэлектростанций создают свои устройства разных типов, используя их в самых неожиданных местах, например, потоках фекальных вод очистных сооружений.

Недостатки подобных конструкций:

обязательное наличие потока воды, способного крутить водяное колесо;
замерзание водоемов во время морозов.

Чтобы не терять электроэнергию гидроэлектростанции в зимний период существуют конструкции водяных колес, располагаемых на дне реки. Они создаются для круглогодичного электроснабжения.

Солнечные батареи и станции

Если первоначальные конструкции гелиобатарей разрабатывались только для космических аппаратов, то сейчас их массово производят для бытового использования.

Солнечные батареи работают в разных устройствах. Они применяются для питания электроэнергией небольших приборов в качестве автономного источника и мощных электрических станций.

Для создания домашней гелиостанции необходимо использовать:

солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток;
контроллер, принимающий и распределяющий энергию батарей на:

аккумуляторы, служащие накопителями;
потребители постоянного тока;

инвертор, изменяющий форму сигнала до чистого синуса и повышающий его напряжение до 220/380 вольт.

Все эти устройства необходимо согласовать по мощности, техническим характеристикам и нагрузкам.

Выбирая любую конструкцию альтернативного источника энергии для электроснабжения дачи и дома, не забывайте об элементарном . Обязательно используйте автоматические защитные устройства.

Практическую реализацию принципов автономного электроснабжения дома и оборудования фермы на примере ветрогенератора и солнечной электростанции можно посмотреть в видеоролике компании МикроАрт.

Многие полагают, что дешевое отопление частного дома возможно только на магистральном газе. Подумаем, что делать, если его нет, и подведение не планируется, и какой может быть альтренативная энергия для дома.

Как работает ветрогенератор.
Как установить солнечный коллектор.
Как обустроить тепловой насос.
Как выбрать инвертор.

Сегодня, когда цены на энергоносители стремительно растут вверх, а стоимость подключения к трубе с «голубым топливом» неоправданно высока, всё большее число домовладельцев отказывается от традиционных энергоресурсов и обращает свой взор на альтернативные источники энергии для дома.

Опираясь на знания экспертов и опыт участников сайт мы расскажем вам, чем можно заменить газ; как ветер, солнце и тепло земли становятся альтернативой электричеству из проводов - используя их, можно осветить и обогреть загородный дом.

Альтернативный источник электроэнергии: ловец ветра

Именно так можно назвать ветрогенератор. Люди с давних пор используют силу ветра в качестве источника альтернативной энергии.

Пройдя долгий путь, знакомые всем ветряные мельницы превратились в современные ветроэнергетические установки способные вырабатывать электроэнергию.

По какому принципу работает ветрогенератор

Всё довольно просто. Поток ветра вращает лопасти ветроколеса, заставляя таким образом вращаться вал электрогенератора.

Генератор в свою очередь вырабатывает электрический ток.

Следует помнить, что генератор выдает непостоянное напряжение с различной частотой. На случай отсутствия ветра в комплект ветроэнергетической системы входит блок аккумуляторных батарей, куда и поступает выработанная генератором электроэнергия.

Среди индивидуальных домовладельцев наиболее широкое распространение получили ветроэнергетические установки мощностью до 10 кВт. Имеются три основных типа конструкции ветродвигателей:

Малолопастные. Чаще всего имеют три лопасти. Отличаются высоким КПД и простотой конструкции. Недостатки: из-за малой площади лопастей, начальный запуск двигателя требует скорости ветра не менее 5-5 м/с. Также пользователи отмечают высокий уровень шума.
Многолопастные. На ветровое колесо монтируется от 18 до 24 выгнутые лопасти. Начинают работать при скорости ветра в 2-4 м/с. Отличаются низким уровнем шума, но и более низким КПД, чем малолопастные ветродвигатели. Недостатки: усложненность конструкции, которая мешает установить ветрогенератор своими руками, и возникающий при их работе гироскопический эффект.
Роторные ветродвигатели – имеют вертикально расположенные лопасти, которые двигаются не по прямой, а по кругу. Достоинства: стабильная работа при постоянном ветре, низкий уровень шума. Существенный недостаток подобной конструкции ветродвигателя низкий КПД, не более 18 %.

Посмотрим, как же сделать ветроэнергетическую установку эффективной в наших условиях.

Интересен личный опыт участника сайт Александра Капустина (ник на форуме Бывалый 1406 )

– Размещать ветрогенератор следует на площадке, где для ветров существует как можно меньше помех. Энергия ветра – это кубическая функция скорости ветра. Это означает, что незначительные изменения скорости ветра вызывают существенные изменения выходной мощности. В целях безопасности ставить ветряк желательно дальше от жилых построек. О высоте мачты – ставим как можно выше.

В условиях поселков под Москвой можно рекомендовать высоту мачты не менее 15 метров. А при самостоятельном расчёте системы альтернативного энергоснабжения частного дома сначала необходимо выяснить, какое количество энергии требуется от системы. Для этого придётся определить пиковую мгновенную мощность, а также рассчитать две величины ожидаемого суточного энергопотребления - его максимальное и среднее значения.

Следует помнить, что в наших климатических условиях ветряки могут работать на полную мощность примерно 20–30% дней в году, поэтому ветрогенератор следует рассматривать как дополнительную, резервную систему электроснабжения по выработке электроэнергии для питания бытовых электроприборов.

Ловцы солнца

Как можно использовать энергию солнца: первое, что приходит в голову – солнечная батарея.

Уже никого не удивить фотоэлементами, размещенными на крыше коттеджа.

Но речь в нашем материале пойдёт не о них, а об устройстве способном преобразовывать солнечную энергию в тепло пригодное ля отопления или горячего водоснабжения дома.

Солнечные коллекторы

За ответом на вопрос, что такое солнечный коллектор, обратимся за разъяснениями к заместителю технического директора компании «АкваБур» Евгению Касаткину.

– В основу гелиосистемы или, проще говоря, солнечного коллектора заложен принцип получения тепла от солнечного излучения и дальнейшей передачей накопленной энергии в систему ГВС или отопления.

Существуют два вида солнечных коллекторов:

Вакуумный солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе производиться с помощью вакуумных трубок. Вакуумная трубка – это колба с двойным стеклом с выкаченным из неё воздухом. С внутренней стороны колба покрыта отражающим материалом, который впускает солнечное излучение, но не выпускает наружу. А во внутренней части системы, находятся трубки со стержнем, в котором находиться теплоноситель. Вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.
Плоский солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе основан на поглощении солнечного излучения абсорбирующей пластиной, после чего энергия, в виде накопленного тепла передаётся жидкому носителю. Обратная сторона солнечного коллектора покрывается теплоизоляцией.

Какую систему выбрать с учётом работы в наших условиях

По мнению руководителя направления отдела развития компании «Виссманн» Михаила Мурашко:

– При пасмурной погоде, смоге и рассеянном излучении наиболее эффективно работают трубчатые вакуумные коллекторы. А плоские солнечные коллекторы, более оптимальны для использования в районах с высокой солнечной инсоляцией.

Евгений Касаткин:

– В зимний период и в северных районах солнечный коллектор может использоваться как дополнительная система, подключённая к системе отопления или ГВС. Но наилучшие показатели мы получим летом, когда система при правильной её установке и монтаже, может полностью удовлетворить вашу потребность в горячей воде, без использования косвенных систем нагрева воды.

Установка солнечного коллектора позволит вам получить практически бесплатное тепло. Если системе необходима принудительная циркуляция теплоносителя, то электричество потребуется лишь для работы насоса. А в солнечный день, гелиосистема может нагреть воду до температуры 50-70 С.

Тепловые насосы

Как гласит закон сохранения энергии: «Энергия не может возникнуть из ничего и не может просто так исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую».

В земле, воздухе и воде содержится большое количество низкопотенциальной тепловой энергии которую можно использовать для отопления дома. Остаётся только собрать эту рассеянную тепловую энергию и «запустить» её в систему теплоснабжения дома. Для этого применяется специальное устройство – тепловой насос.

В чем заключается эта технология, объясняет директор компании «SagaTherm » Александр Сагалович:

– Тепловой насос – это холодильная машина.В обычных условиях тепловая энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому. Тепловой насос может забирать тепловую энергию у менее нагретого тела и передавать его более нагретому, нагревая его еще сильнее.

Тепловой насос способен отбирать тепловую энергию из следующих источников – воздуха, воды и земли. В наших условиях наиболее целесообразно построить систему тепловых насосов, базирующуюся на отборе тепла земли и воды.

Для перекачивания 4 кВт тепловой энергии нам понадобится примерно 1 кВт электроэнергии. Но электроэнергия тоже никуда просто так не пропадет, она превратится в тепловую энергию, т.к. компрессор в процессе работы также нагревается. Итого – затратив 1 кВт электроэнергии, мы получаем 5 кВт тепла.

Какую выгоду даёт установка этого устройства

Евгений Касаткин:

– Выгоду от использования тепловых насосов лучше всего демонстрирует следующая таблица.

Теперь мы знаем, как работает тепловой насос. Рассмотрим, какие бывают типы систем.

Выбор конструкции будет зависеть от наличия на вашем участке дополнительных свободных площадей или водоёма.

А именно:

Вертикальная система. Применяется, если на участке нет места для закладки контура труб или отсутствуют незамерзающие зимой водоёмы. Для монтажа теплового насоса бурятся от 3 до 5 скважин, глубиной от 50 до 150 метров.
Горизонтальная система. Менее затратна, чем вертикальная система, т.к. отпадает необходимость в бурении дорогих скважин. Контур труб закладывается на небольшой глубине, обычно около 1.5 метров, но требуется довольно приличная площадь участка.
Водная система. Если возле участка, не далее чем 100 метров, есть незамерзающий в зимнее время водоём, то закладка контура труб в нём будет наиболее разумным выбором.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Как и любая инженерная система, отопление и горячее водоснабжение на базе теплового насоса требует очень вдумчивого подхода.

Александр Сагалович:

– Вертикальная и горизонтальная системы обустройства грунтового теплообменника одинаково эффективны. Горизонтальный теплообменник занимает много места, но значительно дешевле вертикального.

Бурение скважин обойдётся дороже, но зато можно сэкономить место на участке.

Для многих это единственное решение, т.к. участок не позволяет разместить горизонтальный теплообменник.

При обустройстве горизонтального грунтового теплообменника понадобится примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности. После завершения работ, эту землю можно использовать без ограничений, единственное, на ней нельзя будет строить капитальные строения. Одним из способов использования тепловых насосов в качестве отопительного контура, может стать монтаж системы водяного тёплого пола.

Инвертор – как часть системы источника альтернативной энергии

Как уже говорилось выше, выработанное источником альтернативной энергии электричество накапливается в аккумуляторах. Но что делать дальше с этой энергией, ведь аккумуляторные батареи выдают постоянный ток, непригодный для подключения бытовых электроприборов? На помощь приходит преобразователь тока – инвертор. При помощи данного прибора постоянный ток преобразовывается в переменный.

Об особенностях использования инверторов для создания систем автономного и бесперебойного электропитания, рассказывает главный инженер компании «СибКонтакт» Сергей Лесков :

– Инверторы встраиваются в различные системы по производству альтернативной энергии содержащие аккумулятор, тем самым обеспечивая весь дом электроэнергией с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения являются обязательной частью установки автономного электропитания, так как к ним можно подключить любое, даже самое чувствительное оборудование.

При создании системы автономного и бесперебойного электропитания инверторы имеют ряд преимуществ по сравнению с дизель и бензогенераторами:

Эти элементы системы работают в автономном режиме и не требуют присутствия человека;
В режиме холостого хода потребляют минимум электроэнергии;
Не требуют специальной вытяжной вентиляции помещения;
Не требуют звукоизоляции помещения.

Таким образом, выбор эффективного источника альтернативной энергии для загородного дома, заключается в комплексном подходе к решению множества достаточно сложных задач, требующих знаний, опыта и умелых рук.

Отсутствие в удалённых районах развитой инфраструктуры часто вынуждает хозяев искать источники альтернативной энергии для своего дома. Технологии не стоят на месте, подобные вещи уже не являются чем-то экзотическим и труднодоступным. В данной статье вы узнаете, что сегодня предлагает рынок в качестве замены подключения к центральным электросетям.

Какие бывают

В окружающей среде энергия присутствует всегда в том или ином виде. Это ветер, излучение солнца, потоки воды, тепло земли. Остаётся лишь воспользоваться ими и преобразовать в ту, которая необходима. Рассмотрим, какие источники альтернативной энергии позволяют это сделать.

Солнечные батареи

Принцип работы основан на способности электронных приборов, называемых фотоэлементами, преобразовывать энергию фотонов солнечного света в электрическую. Данный пример альтернативной энергии является самым распространённым.

В батареях, выпускаемых для частного применения, используются кремниевые фотоэлементы. Они бывают двух видов:

Поликристаллические. Очень хрупкие, поэтому требуют аккуратного обращения. Обладают малым КПД – не более 15%. Средний срок службы 20 лет. Преимущество – низкая цена.
Монокристаллические. Более надёжны. Срок службы может достигать 50 лет. КПД 25%. Недостатком является дороговизна.

Преимущества солнечных батарей:

неисчерпаемый источник энергии на несколько десятилетий;
простота установки и обслуживания, для работы нет необходимости в ежедневном участии человека;
долговечность;
отсутствие вредного воздействия на окружающую среду и человека.

Их недостатками являются высокая стоимость оборудования, которое окупается довольно долго, и зависимость от интенсивности солнечного света. Если небо затягивает тучами, мощность фотоэлементов снижается.

Ветрогенераторы

Представляют собой комбинацию установленной на специальной мачте ветротурбины с лопастями и электрогенератора. При прохождении потоков воздуха через данную установку лопасти под их воздействием начинают вращаться и приводят в движение соединённый с редуктором внутренний вал.

Такая конструкция позволяет увеличить первоначальную скорость вращения. Редуктор подключён к генератору, который при вращении ротора вырабатывает электрический ток. Его излишки накапливаются в установленных аккумуляторах.

В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Первый тип более популярен. Многие модели оснащены системой автоматического разворота по направлению ветра, значительно увеличивающей эффективность работы установки.

Преимущества данных устройств во многом аналогичны солнечным батареям. КПД может составлять от 25% до 47% в зависимости от конкретной модели и погодных условий.

Работа ветрогенератора не зависит от времени суток. Нужен только ветер, и чем сильнее он будет, тем лучше. Стоимость оборудования относительно невысока, но затраты на монтаж могут выйти гораздо большими.

Основными недостатками являются шум во время работы и низкочастотный инфразвук, негативно влияющий на состояние здоровья. По этой причине устанавливать мачту с устройством следует как можно дальше от жилья.

Биогазовые установки

Используют для работы различные отходы жизнедеятельности, например, от домашних или сельскохозяйственных животных и птиц. В герметичной ёмкости они подвергаются обработке анаэробными бактериями, которые в свою очередь выделяют биогаз.

Чтобы процесс шёл быстрее, отходы нужно периодически перемешивать, для чего используется ручная или механическая мешалка.

Биогаз попадает в специальное хранилище, называемое газгольдер, где подвергается усушке. Дальше он используется как обычный природный газ. Из оставшихся после переработки отходов можно сделать удобрение.

Современные технологии для получения энергии с помощью биогазовых установок позволяют это делать без выполнения неприятных действий. Их главные преимущества:

независимость от погодных условий;
экономия на утилизации отходов;
возможность использовать множество видов сырья.

К недостаткам можно отнести следующие:

хоть это и биологически чистый вид топлива, при его сжигании в атмосферу выделяется небольшое количество вредных выбросов;
использовать установку удобно только в районах, богатых необходимым сырьём;
стоимость оборудования достаточно высока.

Тепловые насосы

Их правильнее назвать альтернативным источником тепла. Предназначены для организации отопления и горячего водоснабжения дома. Потребляют электричество, поэтому их необходимо использовать в комбинации с другими видами альтернативной энергии.

Принцип действия основывается на способности таких веществ, как фреон, закипать при низких температурах. Когда оно переходит в газообразное состояние, выделяется тепловая энергия. Установка состоит из внешнего и внутреннего контуров, а также контура насоса. Внешний закапывается под землю или опускается на дно водоёма.

Циркулирующий по нему фреон нагревается под воздействием окружающей среды, в контуре насоса под большим давлением переходит в газообразное состояние, в результате чего температура поднимается до 70 С°. Внутренний разносит нагретый в насосе теплоноситель по дому.

Тепловые насосы очень эффективны и способны обеспечивать горячей водой и отоплением круглый год. Затраты на электроэнергию при этом минимальны – при расходе 1 кВт электричества выделяется в среднем 4 кВт энергии тепла.

Что выбрать

Давайте разберёмся, какой вариант альтернативной энергии лучше. Солнечные батареи являются наиболее предпочтительным вариантом из-за простоты и экологичности. Однако они не работают в ночное время суток.

Ветрогенераторы хорошо подходят для местностей, где постоянно дуют сильные ветры. Функционируют и днём, и ночью, но если потоки воздуха ослабевают – эффективность становится равна нулю. Наилучшим вариантом является комбинация этих двух устройств. Тогда вы можете быть почти на 100% уверенными, что никогда не останетесь без электричества.

Остановите свой выбор на биогазовой установке, если держите в хозяйстве коров, свиней или кур, или неподалёку есть ферма, откуда можно брать отходы для переработки.

А если вы нуждаетесь в горячем водоснабжении и отоплении, дополните систему дома тепловыми насосами. Они не требовательны в обслуживании, отсутствует необходимость покупать и где-то складировать топливо, как в случае, например, с твердотопливным котлом.