Alternative Energie für ein Privathaus

Für Eigentümer von Privathäusern besteht die Möglichkeit, die Stromrechnungen erheblich zu senken oder die Dienste von Wärme-, Strom- und Gasversorgern überhaupt nicht in Anspruch zu nehmen. Sie können sogar eine große Farm zur Verfügung stellen und, wenn Sie möchten, den Überschuss verkaufen. Das ist real und einige haben es bereits getan. Hierzu werden alternative Energiequellen eingesetzt.

Alternative Energiequellen können alle Bedürfnisse befriedigen

Wo und in welcher Form kann man Energie bekommen?

Tatsächlich ist Energie in der einen oder anderen Form praktisch überall in der Natur - Sonne, Wind, Wasser, Erde - Energie ist überall. Die Hauptaufgabe besteht darin, es von dort zu extrahieren. Die Menschheit tut dies seit mehr als hundert Jahren und hat gute Ergebnisse erzielt. Derzeit können alternative Energiequellen ein Haus mit Wärme, Strom, Gas und warmem Wasser versorgen. Darüber hinaus erfordert alternative Energie keine zusätzlichen Fähigkeiten oder Kenntnisse. Sie können alles für Ihr Zuhause mit Ihren eigenen Händen tun. Was kann also getan werden:

• Verwenden Sie Sonnenenergie zur Stromerzeugung oder zum Erhitzen von Wasser - für Warmwasser oder Niedertemperaturheizung (Sonnenkollektoren und Kollektoren).
• Wandeln Sie Windenergie in Elektrizität um (Windkraftanlagen).
• Heizen Sie das Haus mit Wärmepumpen und entziehen Sie Luft, Erde und Wasser (Wärmepumpen).
• Gas aus Abfällen von Haustieren und Geflügel (Biogasanlagen) gewinnen.
  

  Alternative Energie ist eine Möglichkeit, unabhängig für Ihre eigenen Bedürfnisse zu sorgen

Alle alternativen Energiequellen sind in der Lage, die menschlichen Bedürfnisse vollständig zu befriedigen, dies erfordert jedoch zu große Investitionen und / und zu große Flächen. Daher ist es klüger, ein kombiniertes System zu erstellen: Energie aus alternativen Quellen zu erhalten und sie bei Engpässen in zentralisierten Netzen zu „sammeln“.

Solarenergie nutzen

Eine der leistungsstärksten alternativen Energiequellen für das Haus ist die Sonnenstrahlung. Es gibt zwei Arten von Anlagen zur Umwandlung von Solarenergie:

• Sonnenkollektoren elektrischen Strom erzeugen;
• Solarkollektoren heizen das Wasser.
  

  Solarenergie kann zur Erwärmung von Wasser oder zur Stromerzeugung genutzt werden

Denken Sie nicht, dass die Installationen nur im Süden und nur im Sommer funktionieren. Sie funktionieren auch im Winter gut. Bei klarem Wetter mit Schneefall ist die Energieerzeugung nur geringfügig geringer als im Sommer. Wenn Ihre Region eine große Anzahl klarer Tage hat, können Sie eine ähnliche Technologie verwenden.

Sonnenkollektoren

Solarzellen bestehen aus Photovoltaik-Wandlern, die auf der Basis von Mineralien hergestellt werden, die unter dem Einfluss von Sonnenlicht Elektronen emittieren - einen elektrischen Strom erzeugen. Für den privaten Gebrauch werden Silizium-Fotokonverter verwendet. Aufgrund ihrer Struktur sind sie monokristallin (aus einem Kristall hergestellt) und polykristallin (viele Kristalle). Monokristalline haben einen höheren Wirkungsgrad (13-25% je nach Qualität) und eine längere Lebensdauer, sind aber teurer. Polykristalline erzeugen weniger Strom (9-15%) und fallen schneller aus, haben aber einen niedrigeren Preis.

Dies ist ein polykristalliner Fotokonverter.Sie müssen vorsichtig behandelt werden - sie sind sehr zerbrechlich (auch monokristallin, aber nicht in gleichem Maße)

DIY Solarbatterie Montage ist nicht schwierig. Zuerst müssen Sie eine bestimmte Menge Silizium-Fotozellen kaufen (die Menge hängt von der erforderlichen Leistung ab). Meist werden sie auf chinesischen Handelsplattformen wie Aliexpress gekauft. Dann ist das Verfahren einfach:

• Machen Sie einen Rahmen (aus Holzbrettern oder Metallecken). Installieren Sie ein Substrat darauf. Transparent - Glas, Plexiglas (monolithisches Polycarbonat) - wenn die Solarbatterie am Fenster hängt, und undurchsichtig (Sperrholz, weiß gestrichen), wenn Sie die Batterie nicht auf dem Dach installieren.
• Verbinden Sie die Zellen mit Aluminiumleitern zu einer Batterie (parallel). Die Leiter können direkt auf die Platten gelötet werden (sie kosten etwas mehr) oder Sie müssen sie separat kaufen und dann selbst löten.
• Die fertige Batterie muss versiegelt sein. Es ist mit Epoxidharz gefüllt oder mit einer speziellen EVA-Folie verklebt. Beim Versiegeln ist darauf zu achten, dass keine Hohlräume entstehen - Luftblasen. Sie reduzieren die Leistung des Akkus erheblich, daher fahren wir sie vorsichtig aus.
  

  Dies ist eine fertige Solarbatterie

Ein paar Worte darüber, warum das Substrat für das Solarpanel (Batterie) weiß gestrichen werden sollte. Der Betriebstemperaturbereich von Siliziumwafern liegt zwischen –40 ° C und + 50 ° C. Der Betrieb bei höheren oder niedrigeren Temperaturen führt zu einem schnellen Ausfall der Komponenten. Auf dem Dach kann die Temperatur im Sommer in Innenräumen viel höher als + 50 ° C sein. Daher wird eine weiße Farbe benötigt, um das Silizium nicht zu überhitzen.

Sonnenkollektoren

Solarkollektoren können zum Erhitzen von Wasser oder Luft verwendet werden. Wohin Sie das von der Sonne erwärmte Wasser leiten - zu den Wasserhähnen für die Warmwasserversorgung oder zum Heizsystem - entscheiden Sie selbst. Nur die Heizung hat eine niedrige Temperatur - für einen warmen Boden das, was benötigt wird. Damit die Temperatur im Haus jedoch nicht vom Wetter abhängt, muss das System redundant gemacht werden, damit bei Bedarf eine andere Wärmequelle angeschlossen oder der Kessel auf eine andere Energiequelle umgeschaltet wird.

Die gebräuchlichsten röhrenförmigen Solarkollektoren

Es gibt drei Arten von Solarkollektoren: Flach-, Rohr- und Luftkollektoren. Die häufigsten sind röhrenförmig, aber andere haben auch ein Existenzrecht.

Flacher Kunststoff

Zwei Paneele - schwarz und transparent - werden zu einem Körper kombiniert. Zwischen ihnen befindet sich eine schlangenförmige Kupferleitung. Das untere dunkle Feld erwärmt sich von der Sonne. Kupfer wird daraus und daraus erwärmt - Wasser fließt durch das Labyrinth. Diese Methode zur Verwendung alternativer Energiequellen ist nicht die effizienteste, aber attraktivste, da sie sehr einfach zu implementieren ist. So können Sie Wasser erhitzen Schwimmbad... Es ist nur erforderlich, die Versorgung zu schleifen (mit einer Umwälzpumpe). Auf die gleiche Weise können Sie Wasser in Behältern für erhitzen Sommerdusche oder verwenden Sie es für den Haushalt. Der Nachteil solcher Anlagen ist die geringe Effizienz und Produktivität. Es dauert entweder eine lange Zeit oder eine große Anzahl von Flachkollektoren, um ein großes Wasservolumen zu erhitzen.

Flacher Solarkollektor

Röhrensammler

Dies sind Glasröhren - Vakuum oder Koaxial -, durch die Wasser fließt. Ein spezielles System ermöglicht eine maximale Wärmekonzentration in den Rohren, die auf das durch sie fließende Wasser übertragen wird.

Rohrkollektoren können Vakuum und Feder sein

Das System verfügt notwendigerweise über einen Speichertank, in dem das Wasser erwärmt wird. Die Wasserzirkulation im System erfolgt durch eine Pumpe. Sie können solche Systeme nicht selbst herstellen - die Herstellung von Glasröhren mit Ihren eigenen Händen ist problematisch, und dies ist der Hauptnachteil. Zusammen mit dem hohen Preis hemmt es die weit verbreitete Akzeptanz dieser Energiequelle für den Haushalt.Und das System selbst ist sehr effektiv, es bewältigt die Erwärmung von Wasser für die Warmwasserversorgung mit einem Knall und leistet einen anständigen Beitrag zur Erwärmung.

Schema der Organisation von Heizung und Warmwasserversorgung durch alternative Energiequellen - unter Verwendung von Solarkollektoren

Luftsammler

In unserem Land sind sie sehr selten und vergebens. Sie sind einfach, Sie können sie leicht selbst herstellen. Das einzig Negative ist, dass eine große Fläche benötigt wird: Sie können die gesamte südliche (östliche, südöstliche) Mauer einnehmen. Das System ist Flachkollektoren sehr ähnlich - eine schwarze Bodenplatte, eine transparente Oberseite, aber sie erwärmen direkt die Luft, die (durch einen Ventilator) oder auf natürliche Weise in den Raum geleitet wird. Trotz der scheinbaren Frivolität ist es auf diese Weise möglich, kleine Räume bei Tageslicht zu heizen, einschließlich technischer Räume oder Wirtschaftsräume: Garagen, Sommerhäuser, Ställe für Vieh.

Luftverteiler

Eine solche alternative Energiequelle wie die Sonne gibt uns ihre Wärme, aber das meiste davon geht "nirgendwo" hin. Einen kleinen Teil davon zu fangen und für persönliche Zwecke zu nutzen, ist die Aufgabe, die all diese Geräte lösen.

Windräder

Alternative Energiequellen sind gut, weil sie sich hauptsächlich auf erneuerbare Ressourcen beziehen. Der wahrscheinlich ewigste Wind. Solange es Atmosphäre und Sonne gibt, gibt es auch Wind. Vielleicht ist die Luft für kurze Zeit bewegungslos, aber nicht lange. Unsere Vorfahren nutzten Windenergie in Mühlen, und der moderne Mensch wandelt sie in Elektrizität um. Alles was dazu benötigt wird:

• ein Turm an einem windigen Ort installiert;
• ein Generator mit daran befestigten Schaufeln;
• Speicherbatterie und Stromverteilungssystem.

Jeder Turm kann aus jedem Material gebaut werden. Ein Akku ist ein Akku, an den Sie hier nichts denken können, aber wo Sie Strom liefern, haben Sie die Wahl. Es bleibt nur ein Generator zu machen. Es kann auch fertig gekauft werden, aber es kann aus einem Motor von Haushaltsgeräten hergestellt werden - einer Waschmaschine, einem Schraubendreher usw. Sie benötigen Neodym-Magnete und Epoxidharz, eine Drehmaschine.

Programm zur Versorgung eines Privathauses mit Strom aus alternativen Energiequellen (Windgenerator und Sonnenkollektoren)

Auf dem Rotor des Motors markieren wir die Stellen für die Installation der Magnete. Sie müssen gleich weit voneinander entfernt sein. Wir schleifen den Rotor des ausgewählten Motors und bilden "Sitze". Der Boden der Aussparung sollte leicht geneigt sein, damit die Oberfläche des Magneten gekippt wird. Magnete werden an die geschnitzten Stellen auf flüssigen Nägeln geklebt und mit Epoxidharz gefüllt. Die Oberfläche ist dann mit Sandpapier glatt. Als nächstes müssen Sie Bürsten anbringen, die den Strom entfernen. Und das war's, Sie können den Windgenerator zusammenbauen und betreiben.

Solche Installationen sind sehr effektiv, aber ihre Leistung hängt von vielen Faktoren ab: der Intensität des Windes, der korrekten Herstellung des Generators, der effektiven Beseitigung der Potentialdifferenz durch die Bürsten, der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen usw.

Wärmepumpen für die Heizung zu Hause

Wärmepumpen nutzen alle verfügbaren alternativen Energiequellen. Sie entziehen Wasser, Luft und Boden Wärme. In kleinen Mengen ist diese Wärme auch im Winter vorhanden, sodass die Wärmepumpe sie sammelt und zur Beheizung des Hauses umleitet.

Wärmepumpen nutzen auch alternative Energiequellen - Wärme aus Erde, Wasser und Luft

Arbeitsprinzip

Warum sind Wärmepumpen so attraktiv? Wenn Sie 1 kW Energie für das Pumpen aufwenden, erhalten Sie im schlimmsten Fall 1,5 kW Wärme, und die erfolgreichsten Implementierungen können bis zu 4-6 kW liefern. Und dies widerspricht in keiner Weise dem Gesetz der Energieerhaltung, denn Energie wird nicht zur Wärmegewinnung, sondern nicht zum Pumpen verwendet. Also keine Inkonsistenzen.

Wärmepumpenkreislauf zur Nutzung alternativer Energiequellen

Wärmepumpen haben drei Arbeitskreise: zwei externe und interne sowie Verdampfer, Kompressor und Kondensator. Das Schema funktioniert folgendermaßen:

• Im ersten Kreislauf zirkuliert ein Kühlmittel, das Wärme aus Quellen mit niedrigem Potential abführt. Es kann in Wasser getaucht, im Boden vergraben oder der Luft Wärme entzogen werden. Die höchste in diesem Kreislauf erreichte Temperatur liegt bei 6 ° C.
• Im internen Kreislauf zirkuliert ein Heizmedium mit einem sehr niedrigen Siedepunkt (normalerweise 0 ° C). Wenn das Kältemittel erhitzt wird, verdampft es, der Dampf tritt in den Kompressor ein, wo er auf hohen Druck komprimiert wird. Während der Kompression wird Wärme erzeugt, Kältemitteldämpfe werden auf eine Durchschnittstemperatur von + 35 ° C bis + 65 ° C erhitzt.
• Im Kondensator wird Wärme vom dritten Heizkreis auf das Kühlmittel übertragen. Kühldämpfe kondensieren und treten dann in den Verdampfer ein. Und dann wiederholt sich der Zyklus.

Der Heizkreislauf erfolgt am besten in Form eines warmen Bodens. Hierfür sind die Temperaturen am besten geeignet. Das Kühlersystem benötigt zu viele Abschnitte, was hässlich und unrentabel ist.

Alternative Wärmeenergiequellen: Wo und wie bekommt man Wärme?

Die größten Schwierigkeiten werden jedoch durch die Vorrichtung des ersten externen Stromkreises verursacht, der Wärme sammelt. Da die Quellen ein niedriges Potential haben (es gibt wenig Wärme am Boden), sind große Flächen erforderlich, um sie in ausreichenden Mengen zu sammeln. Es gibt vier Arten von Konturen:

• Rohre mit Kühlmittel in Ringen in Wasser gelegt. Der Stausee kann alles sein - ein Fluss, ein Teich, ein See. Die Hauptbedingung ist, dass es auch bei schwersten Frösten nicht durchfriert. Pumpen, die Wärme aus dem Fluss pumpen, arbeiten effizienter, viel weniger Wärme wird in stehendem Wasser übertragen. Eine solche Wärmequelle ist am einfachsten zu implementieren - Rohre werfen, eine Last binden. Nur die Wahrscheinlichkeit eines versehentlichen Schadens ist hoch.
  

  Der einfachste Weg, ein Wärmefeld in Wasser zu erzeugen

• Wärmefelder mit Rohren unterhalb der Gefriertiefe. In diesem Fall gibt es nur einen Nachteil - große Mengen an Erdarbeiten. Wir müssen den Boden großflächig und sogar in fester Tiefe entfernen.
  

  Großes Volumen an Erdarbeiten

• Geothermische Temperaturen nutzen. Eine Anzahl von tiefen Brunnen wird gebohrt und ein Kühlmittelkreislauf in sie abgesenkt. Das Gute an dieser Option ist, dass sie wenig Platz benötigt, aber nicht immer in große Tiefen bohren kann und Bohrarbeiten viel kosten. Es ist jedoch möglich Machen Sie die Bohranlage selbstaber die Arbeit ist immer noch nicht einfach.
  

  Brunnen benötigen weniger Platz

• Wärmeentnahme aus der Luft. So arbeiten Klimaanlagen mit der Möglichkeit der Heizung - sie entziehen der "Außenluft" Wärme. Selbst bei Temperaturen unter Null arbeiten solche Einheiten, wenn auch bei einem nicht sehr "tiefen" Minus - bis zu -15 ° C. Um die Arbeit intensiver zu gestalten, können Sie die Wärme der Lüftungsschächte nutzen. Werfen Sie ein paar mit einem Kühlmittel hinein und pumpen Sie von dort Wärme.
  

  Die kompakteste, aber auch die instabilste Wärmepumpe, die der Luft Wärme entzieht

Der Hauptnachteil von Wärmepumpen ist der hohe Preis der Pumpe selbst, und die Installation von Wärmesammelfeldern ist nicht billig. In diesem Fall können Sie Geld sparen, indem Sie die Pumpe selbst herstellen und den Kreislauf auch mit Ihren eigenen Händen verlegen. Die Menge bleibt jedoch weiterhin beträchtlich. Das Plus ist, dass die Heizung kostengünstig ist und das System lange funktioniert.

Verschwendung zum Einkommen: Biogasanlagen

Alle alternativen Energiequellen sind natürlichen Ursprungs, aber Biogasanlagen bieten nur doppelten Nutzen. Sie verarbeiten Abfälle von Haustieren und Geflügel. Als Ergebnis wird ein bestimmtes Gasvolumen erhalten, das nach Reinigung und Trocknung für den vorgesehenen Zweck verwendet werden kann. Der verbleibende recycelte Abfall kann verkauft oder auf den Feldern verwendet werden, um die Erträge zu steigern - ein sehr effizienter und sicherer Dünger.

Energie kann auch aus Gülle gewonnen werden, nicht nur in reiner Form, sondern in Form von Gas

Kurz über Technologie

Während der Fermentation entsteht Gas, an dem die im Mist lebenden Bakterien beteiligt sind. Abfälle von Vieh und Geflügel sind für die Biogaserzeugung geeignet, aber Viehdung ist optimal. Es wird sogar dem Rest des Abfalls für "Sauerteig" zugesetzt - es enthält genau die Bakterien, die für die Verarbeitung benötigt werden.

Um optimale Bedingungen zu schaffen, ist eine anaerobe Umgebung erforderlich - die Fermentation sollte ohne Sauerstoff erfolgen. Effiziente Bioreaktoren sind daher geschlossene Behälter. Um den Prozess aktiver zu machen, ist ein regelmäßiges Mischen der Masse erforderlich. In Industrieanlagen werden hierfür Rührer mit elektrischen Antrieben installiert, in hausgemachten Biogasanlagen handelt es sich in der Regel um mechanische Geräte - vom einfachen Stab bis zu mechanischen Rührern, die von Hand "arbeiten".

Schematische Darstellung von Biogasanlagen

An der Bildung von Gülle aus Gülle sind zwei Arten von Bakterien beteiligt: ​​mesophile und thermophile. Mesophile sind bei Temperaturen von + 30 ° C bis + 40 ° C aktiv, thermophil - bei + 42 ° C bis + 53 ° C. Thermophile Bakterien arbeiten effizienter. Unter idealen Bedingungen kann die Gasproduktion aus 1 Liter Nutzfläche 4-4,5 Liter Gas erreichen. Die Einhaltung der Temperatur von 50 ° C in der Anlage ist jedoch sehr schwierig und kostspielig, obwohl die Kosten gerechtfertigt sind.

Ein wenig über Designs

Die einfachste Biogasanlage ist eine Trommel mit Deckel und Rührwerk. Im Deckel ist ein Auslass zum Anschließen eines Schlauches vorgesehen, durch den das Gas in den Tank gelangt. Sie werden nicht viel Gas aus einem solchen Volumen bekommen, aber es wird für ein oder zwei Gasbrenner ausreichen.

Schwerwiegendere Mengen können aus einem unterirdischen oder oberirdischen Bunker bezogen werden. Wenn wir von einem unterirdischen Bunker sprechen, dann besteht er aus Stahlbeton. Die Wände sind durch eine Wärmedämmschicht vom Boden getrennt, der Behälter selbst kann in mehrere Abteile unterteilt werden, in denen die Bearbeitung zeitversetzt erfolgt. Da mesophile Kulturen normalerweise unter solchen Bedingungen arbeiten, dauert der gesamte Prozess 12 bis 30 Tage (thermophile Kulturen werden in 3 Tagen verarbeitet), daher ist eine Zeitverschiebung wünschenswert.

Schema einer Bunker-Biogasanlage

Dung tritt durch den Ladebunker ein, von der gegenüberliegenden Seite wird eine Entladeklappe hergestellt, aus der die verarbeiteten Rohstoffe entnommen werden. Der Bunker ist nicht vollständig mit Biomischung gefüllt - etwa 15-20% des Raumes bleiben frei - hier sammelt sich Gas an. Zum Ablassen ist ein Rohr in den Deckel eingebaut, dessen anderes Ende in eine Wasserdichtung abgesenkt ist - einen Behälter, der teilweise mit Wasser gefüllt ist. So wird das Gas getrocknet - bereits gereinigt wird im oberen Teil gesammelt, es wird mit einem anderen Rohr abgelassen und kann bereits zum Verbraucher gepresst werden.

Jeder kann alternative Energiequellen nutzen. Für Wohnungseigentümer ist dies schwieriger, aber in einem Privathaus können Sie zumindest alle Ideen umsetzen. Es gibt sogar echte Beispiele dafür. Die Menschen erfüllen voll und ganz die Bedürfnisse ihrer eigenen und einer großen Wirtschaft.