Альтернативные источники энергии для дома

Традиционно частный дом отапливают газовым котлом. Но что делать, если участок не подключен к газовой магистрали? Или с подачей газа бывают перебои и вы хотите иметь страховку на этот случай? Либо же вы просто хотите уменьшить зависимость от газа и государства.

В таком случае необходимо рассмотреть вариант альтернативного отопления дома. И далее мы разберем, что можно использовать. Какие приборы послужат полноценной заменой газовому котлу и обеспечат отопление без газа, а какие можно использовать только в качестве дополнения.

Отопление без газа: 7 альтернативных источников тепла для частного дома

Так как традиционно дом отапливают газовым котлом, то под альтернативным отоплением дома будем подразумевать любой отопительный прибор, который работает не на газу.

Когда это актуально

1. У вас нет возможности подключиться к газовой сети или это стоит слишком дорого;
2. Вы хотите уменьшить зависимость от газа и иметь страховку в случае сильных морозов или перебоев с его подачей;
3. Для экономии на отоплении. Комбинирование и правильное управление источниками тепла сократит ваши расходы на отопление.

Типы альтернативных источников энергии

Условно, альтернативные источники тепла делятся на два вида:

1. Которые работают в дополнение к котлу. В силу разных причин они не способны полноценно обеспечить здание теплом. Основную отопительную мощность покрывает газовый котел, а другие источники поддерживают его работу в пиковые нагрузки или межсезонье.
2. Которые заменяют газовый котел. Это те источники тепла, которые способны вырабатывать достаточную отопительную мощность, чтобы обогреть здание.

Рассмотрим, какие приборы можно использовать в каждом случае.

Тепловой насос

Тепловой насос — один из самых экономичных способов отопления. Он работает от электросети и преобразовывает природную энергию в тепло для обогрева дома. В зависимости от типа, насос может быть единственным источником тепла в доме и полноценно обеспечить отопление без газа, либо же работать в дополнение к котлу.

• Грунтовые тепловые насосы — полноценная альтернатива газовому котлу. Они работают одинаково эффективно независимо от уличной температуры и полностью обеспечивают здание теплом. Их недостатки: высокая начальная стоимость, окупаемость более 10 лет и необходимое наличие большого участка земли, чтобы закопать грунтовый коллектор.
• Воздушные тепловые насосы дешевле и проще в установке. Они также могут заменить газовое отопление, но при нуле градусов и минусовой температуре их КПД сильно падает. Отопление становится экономически невыгодным. Поэтому, «воздушники» оптимально использовать в паре с котлом: весной и осенью, когда на улице тепло, в основном работает насос, а зимой и при морозах в работу подключается газовый котел.

В дополнение к тепловому насосу вы можете подключить двухтарифный счетчик электроэнергии, который позволит еще на 30-50% сократить затраты на отопление.

Котлы на твердом топливе

Твердотопливные и пеллетные котлы — один из самых доступных способов отопления частного дома без газа. Они дешевле теплового насоса и способны полностью обеспечить здание теплом независимо от времени суток и уличной температуры.

Но при выборе и установке котлов на твердом топливе нужно учитывать:

• Нужно постоянно контролировать горение и 1-2 раза в сутки добавлять дрова. Конечно это не так сложно, но в сравнении с газовым котлов доставляет неудобства. В пеллетных котлах с этим проще, так как в них предусмотрена автоматическая подача пеллет в топку из бункера.
• Не во всех регионах развита деревообработка и возможно, хорошие дрова придется везти издалека. Поэтому убедитесь, что у вас есть доступ минимум к 2-3 продавцам дров.
• Покупать дрова нужно за один год до начала отопительного сезона. Год — необходимый срок, чтобы дрова просохли и набрали энергетическую ценность. Начальная низкая влажность только у топливных брикетов.
• Вы становитесь зависимы от дров, вместо газа.
• При определенных объемах потребления, отопление дровами не дешевле газового.
• Нужно место для складирования. Если дрова хранить неправильно, они намокнут и потеряют энергетический потенциал. См. статью как хранить дрова.
• Время от времени вам придется чистить дымоход и внутренности котла от сажи.

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы — хороший способ уменьшить расход газа и дополнить работу газового котла.

Полноценно отапливать дом за счет коллекторов не получится. К ним в пару обязательно нужен второй (основной) источник тепла, потому что зимой световой день короче и солнечная интенсивность намного слабее, чем летом. Подробнее про интенсивность солнца на примерах читайте в статье про солнечную электростанцию для дома.

Коллектора идеально подойдут для нагрева воды для ГВС летом, весной и осенью. А зимой их можно использовать только для поддержки отопления.

Камин с водяным контуром

Такой камин это совмещение традиционного камина и твердотопливного котла: его устанавливают в помещении и подключают в общую систему отопления.

Внутри камина установлена емкость с водой, которая нагревается во время горения дров.

За счет этого вы не только греете воздух в помещении, но и подогреваете воду в системе отопления, которая потом поступает в радиаторы, теплый пол или бак-накопитель.

Теоретически, камин с водяным контуром может стать альтернативой газовому отоплению. Но так как у него нет автоматической подачи топлива и новые дрова нужно подкидывать каждые 2-4 часа, сильно на него рассчитывать не стоит. Если вовремя не подкинуть дрова, огонь погаснет и дом остынет.

А потому, такой камин стоит рассматривать как дополнение к основному источнику тепла.

Обычные воздушные камины

Обычные камины дешевле и проще в установке.  Для него не нужно заранее подводить трубу, устанавливать бак-накопитель и предусматривать термозащиту. Достаточно только выделить место и построить дымоход.

Камин греет воздух только вокруг себя. И чтобы увеличить его эффективность, можно провести  от камина воздушные каналы в каждую комнату. За счет этого камин будет обогревать не только помещение в котором установлен, но и другие комнаты, куда проведены воздушные каналы.

Сложности с обычным камином те же: он не заменит газовый котел, дрова так же придется регулярно подбрасывать и следить за горением. Это отличный дополнительный и альтернативный источник тепла, но не более.

Пеллетный камин

Пеллетный камин также греет воздух только вокруг себя. Но у него есть два важных преимущества:

• Необязательно заранее иметь дымоход. Для такого камина нужен небольшой диаметр трубы, которую выводят в стену, а не через все этажи здания.
• Есть автоматическая подача топлива. То есть вам не нужно постоянно контролировать горение. Достаточно лишь поддерживать запас топливных гранул в бункере. А потому, пеллетный камин вполне сойдет как альтернативное отопление без газа. Но с практической точки зрения это неудобно: камин эффективен локально и греет только помещение, в котором установлен. Использовать тепло в масштабах всего дома — невозможно.

Из недостатков:

• Нужен доступ к качественным пеллетам, которые не будут сильно забивать горелку сажей и хорошо гореть.

Кондиционеры

Кондиционер — самый доступный и простой альтернативный источник отопления дома. Можно установить один мощный на весь этаж или по одному в каждой комнате.

Самый оптимальный вариант использования кондиционера – поздней весной или ранней осенью, когда на улице еще не слишком холодно и газовый котел можно пока не запускать. Это позволит сократить расход газа за счет электричества и не превысить месячную норму потребления газа.

Важные моменты:

• Котел и кондиционер должны быть увязаны между собой для работы в паре. То есть, котел должен видеть, что работает кондиционер и не включаться в работу пока в помещении тепло. Здесь не обойтись без настенного термостата.
• Отопление электричеством не дешевле газа. Поэтому не стоит полностью переключаться на обогрев кондиционерами.
• Не все кондиционеры можно использовать при нуле и морозах.

Личный опыт

Я использую для обогрева дома четыре источника тепла: газовый котел (основной), камин с водяным контуром, шесть плоских солнечных коллекторов и инверторный кондиционер.

Зачем это нужно

1. Иметь второй (резервный) источник тепла, если газовый котел выйдет из строя или его мощности станет недостаточно (сильные морозы).
2. Экономить на отоплении. За счет разных источников тепла можно контролировать месячную и годовую норму потребления газа, чтобы не переходить в более дорогой тариф.

Немного статистики

Средний расход газа в январе 2016 года – 12 кубометров в сутки. При отапливаемой площади 200м2 и дополнительно подвала.

Октябрь	Ноябрь	Январь
Расход в месяц	63,51	140	376
Минимальный	0,5	0,448	7,1
Максимальный	5,53	10,99	21,99
Средний в день	2,76	4,67	12,13

Колебания расхода по дням в течение месяца связан с разной уличной температурой и наличием солнца: в солнечные дни работают коллектора, и расход газа снижается.

Отопление без газа возможно. Одни источники тепла служат полноценной заменой газовому котлу, другие можно использовать лишь в дополнение. Для удобства, объединим все в таблицу:

Альтернатива газу	Дополнение
Грунтовый тепловой насос Твердотопливный котел Пеллетный котел	Камин с водяным контуром Воздушный камин Пеллетный камин Солнечные коллекторы Инверторные кондиционеры Воздушный тепловой насос Электрические котлы

Есть и другие альтернативные способы обогрева здания, которые не вошли в список: печи, булерьяны, электрические котлы и другие отопительные приборы.

И, конечно же, важно помнить, что установка других источников тепла – не единственный способ экономить газ и сократить зависимость от него. Нужно работать над повышением общей энергоэффективности здания: выявить и устранить все утечки тепла, более рационально использовать тепло и минимизировать теплопотери здания.

Виды и преимущества альтернативных источников энергии для частного дома.

Запасы углеводородов на нашей планете не бесконечны, поэтому стремительно набирает популярность альтернативная энергетика, работающая на возобновляемых источниках энергии.

Дома оборудуются солнечными панелями и ветряками. Растёт доля выработанной солнечными и ветровыми электростанциями энергии. В 2010 году она была равна 5%.

Это заставляет задуматься о постройке небольшой электростанции у себя дома.

Существует множество вариантов получения альтернативного электричества, популярных и не очень. Некоторые из них не подходят для наших широт, а некоторые представляют опасность.

Тепловой насос, перекачивающий тепло из почвы в дом по принципу холодильника, подойдёт лишь для жителей геотермальных районов. Попытка построить его у себя на участке обойдётся жителю Подмосковья в вымороженный на двухметровую глубину верхний слой почвы. От замерзания пострадает корневая система деревьев и кустарников, которые впоследствии заболеют или погибнут.

Биогаз подходит для добычи на крупных предприятиях, где не возникает проблем с топливом для биореакторов.

В частном хозяйстве выгоды от биогаза мало, среднестатистическое подсобное хозяйство не сможет производить нужное количество топлива. Его придётся завозить, что приведёт к постоянным расходам на доставку.

Не стоит забывать, что производство биогаза взрывоопасно и требует контроля за оборудованием, который в домашних условиях трудно осуществить.

Есть более подходящие альтернативные источники энергии для частного дома. К ним относятся:

• Солнечная энергия.
• Энергия ветра.
• Энергия потока воды.
• Древесный газ, получаемый при термическом разложении древесины без доступа воздуха.

Но не у всех на участке течёт ручей или имеется доступ к большим объёмам древесины, поэтому будет разумнее рассмотреть возобновляемые источники энергии, которые доступны везде. К ним относятся солнечный свет и ветер.

Для преобразования альтернативной энергии есть готовые решения своими руками. Они позволяют максимально эффективно превращать её в электричество и подходят для реализации в частном доме.

Электростанция на солнечных батареях

Резервные источники питания на основе солнечных батарей хорошо подойдут для тех мест, где имеются постоянные перебои с электроснабжением. Из-за высокой стоимости их использование нецелесообразно там, где нет проблем с электричеством.

Установленная для экономии солнечная электростанция окупит себя лишь через 8−10 лет. За это время свинцовые аккумуляторы придут в негодность, и их замена повлечёт за собой дополнительные расходы.

Средства, потраченные на замену аккумуляторов, увеличат стоимость электростанции и отодвинут сроки окупаемости ещё на 3−5 лет.

Необходимые компоненты и сборка

Солнечная панель собирается из фотоэлектрических элементов, которые различаются формой и размерами.

Монокристаллические элементы обладают 20% КПД и сроком службы до 30 лет. Для их нормальной работы нужен солнечный свет, попадающий на батареи под прямым углом. При рассеянном свете мощность таких элементов снижается в три раза и даже малейшее затенение одного элемента выводит из режима генерации всю цепочку.

Поэтому СЭС (солнечным электростанциям), построенным на mono-Si элементах, нужны системы, следящие за положением солнца и поворачивающие панели вслед за ним. Нельзя допускать загрязнения панелей, для этого они оборудуются автоматической системой очистки. На небольших СЭС солнечные батареи моются вручную.

Поликристаллические элементы имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести небольшую стоимость и эффективную работу при рассеянном свете.

Недостатков у них больше:

• Более низкий КПД — 12%.
• Меньший срок службы — до 25 лет.
• Усиленная деградация при температурах выше 55 °C.

Солнечные poly-Si батареи устанавливаются в местности с преобладанием пасмурных дней. Способность преобразовывать рассеянный свет позволяет монтировать их без систем автоповорота. Кроме того, их не нужно часто мыть. Из-за своей дешевизны и неприхотливости поликристаллические фотоэлементы широко применяются в самодельных СЭС.

Сборку собственной солнечной электростанции лучше начать с подбора компонентов. От них будет напрямую зависеть её мощность. Для изготовления классической СЭС понадобятся:

1. Фотоэлектрические элементы.
2. Шина для соединения элементов.
3. Лист стекла или прозрачного пластика.
4. Алюминиевый профиль.
5. Эпоксидная смола с отвердителем.
6. Провода сечением 4 мм².
7. Настенный щиток.
8. Контроллер солнечной батареи.
9. Инвертор 12−220 В.
10. Предохранители.
11. Клеммники для предохранителей.
12. Диоды Шоттки.
13. Свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью не менее 150 Ач.
14. Клеммы для аккумулятора.

Схема подключения компонентов СЭС:

Начинать нужно со сборки солнечной панели. Отрежьте от шины кусочки по 7 см длиной и припаяйте их к минусовым контактам фотоэлемента, расположенным на лицевой стороне. Повторите это действие с каждым фотоэлементом.

Полученные «полуфабрикаты» нужно соединить последовательно, припаивая минусовой вывод одного элемента к плюсовому следующего.

Количество фотоэлементов в цепи (модуле) должно быть таким, чтобы на её выводах возникало напряжение 14,5 В. При использовании полувольтовых элементов, их понадобится 29 штук.

Чтобы при затемнении одного элемента в цепи не возникал обратный ток, нужно в разрыв минусовой шины каждого фотоэлемента впаять по диоду Шоттки.

Обезжирьте стекло и аккуратно приклейте к нему собранные модули. В качестве клея используйте эпоксидную смолу, она при застывании не мутнеет и не препятствует попаданию света на фотоэлементы. Не используйте другие клеи, даже если они кажутся хорошими.

После схватывания эпоксидки установите стекло в раму из алюминиевого профиля, заранее просверлив в ней отверстие для проводов. Припаяйте выводы модулей к проводам и просуньте их наружу. Для герметичности залейте всю конструкцию эпоксидкой.

Застывшая эпоксидная смола приклеит стекло к раме и защитит фотоэлементы от влаги и пыли.

Особенности установки на доме

Собранную солнечную панель можно установить на крыше, но лучшим вариантом будет её установка на южную стену дома. Установленная на ней панель будет находиться под солнечными лучами почти весь световой день.

Повесьте щиток на стену и закрепите в щитке контроллер, инвертор и клеммники со вставленными в них предохранителями. Заведите в щиток провода и подключите их согласно схеме. Помните, что при зарядке из аккумулятора выделяются ядовитые газы, поэтому его нужно размещать в хорошо проветриваемом помещении.

При запитывании внутридомового освещения от инвертора часть энергии теряется при преобразовании. Чтобы не приходилось зря тратить запасы из автономного источника энергии, дома установите систему освещения, работающую от 12 вольт.

Солнечные коллекторы для нагрева

Говоря о СЭС, преобразующих свет в электричество, нельзя не упомянуть о другой разновидности солнечных панелей.

Солнечные коллекторы применяются в системах отопления и горячего водоснабжения и бывают:

• Воздушные.
• Трубчатые.
• Вакуумные.
• Плоские.

Внутри воздушных коллекторов находятся покрытые светопоглощающим составом пластины. Они нагреваются солнцем и отдают тепло циркулирующему по коллектору воздуху, которым отапливают жилище.

В корпусе трубчатых коллекторов расположены стеклянные трубки, окрашенные изнутри чёрной краской. Солнечный свет, попадая на краску, нагревает её. Затем тепло передаётся бегущей по трубкам воде.

Вакуумные коллекторы представляют собой разновидность трубчатых. В ней окрашенные трубки вставлены в прозрачные, обладающие большим диаметром. Между ними находится вакуум, уменьшающий потери тепла из внутренней трубки.

Самыми простыми и дешёвыми из всех являются плоские коллекторы. Они состоят из пластины, под которой находятся трубки с циркулирующей водой, закрытые снизу слоем теплоизоляционного материала. КПД у плоских коллекторов — самый низкий.

Схема подключения к системе водоснабжения:

Воздух из коллектора поступает в дом напрямую, а вода сначала поступает в бойлеры, где подогревается ТЭНами до нужной температуры. Из бойлера горячая вода подаётся на кухню и в ванную, также она используется для отопления.

Как сделать ветрогенератор

Солнечные электростанции не работают ночью и в пасмурную погоду, а электричество требуется всегда. Поэтому, проектируя альтернативную энергетику для дома своими руками, нужно предусмотреть в ней генератор, не зависящий от солнца.

Для использования в качестве второго источника энергии отлично подойдёт ветрогенератор. Его можно собрать даже из б/у запчастей, что существенно сэкономит ваши средства.

Список того, что понадобится для сборки ветряка:

1. Генератор с магнитным возбуждением от грузовика или трактора.
2. Труба с наружным диаметром 60 мм и длиной 7 метров.
3. Полтора метра трубы с внутренним диаметром 60 мм.
4. Стальной трос.
5. Скобы и колышки для крепления троса.
6. Провода, сечением 4 мм².
7. Повышающий редуктор 1 к 50.
8. ПВХ труба, диаметром 200 мм.
9. Диск от циркулярной пилы.
10. Два разъёма EC-5.
11. Кусок стального листа, толщиной 1 мм.
12. Лист алюминия, толщиной 0,5 мм.
13. Подшипник под внутренний диаметр мачты.
14. Муфта для соединения валов генератора и редуктора.
15. Труба под внутренний диаметр подшипника, длина — 60 см.

Изготовление ветроколеса для дома

Главным элементом любого ветряка являются лопасти, поэтому их нужно изготовить первыми.

Чтобы определиться с размерами, используйте таблицу.

Ветроколесо по мощности в идеале должно совпадать с генератором, но из-за чрезмерно больших размеров получающегося колеса это не всегда возможно. Поэтому чаще всего мощность лопастей значительно ниже таковой у генератора. В этом нет ничего страшного.

Разрежьте ПВХ трубу на отрезки, равные длине лопастей. Распилите их пополам по продольной оси. Перерисуйте на половинки трубы разметку и по ней вырежьте лопасти. Отпилите от заготовок треугольники. Из стального листа вырежьте крепления для лопастей и просверлите в них дырки. Возьмите диск от циркулярной пилы, насверлите в нём отверстий и болтами прикрутите лопасти к диску.

Сборка, установка и подключение

Выройте яму и забетонируйте в ней трубу с внутренним диаметром 60 мм. Возьмите семиметровую трубу и, отступив 1 метр от края, установите на неё скобы. Вварите в тот же край трубы подшипник, используя аргонную сварку.

Согните из стального листа раму и снизу приварите к ней трубу, которая влезает в подшипник. Закрепите на раме редуктор с генератором, соединив их валы.

Установите снизу рамы и на верхушке мачты 2 ограничителя в виде штырей. Они не дадут раме поворачиваться больше, чем на 360 градусов. Сделайте флюгер из алюминиевого листа и закрепите его на задней части рамы.

В основании мачты просверлите отверстие для провода.

Подключите к генератору провод и протяните его сквозь раму и мачту. Оденьте на вал редуктора ветроколесо и закрепите его на нём. Вставьте раму в подшипник и покрутите её. Она должна легко вращаться.

Ветряк в сборе выглядит примерно так:

1. Лопасти.
2. Диск от циркулярки.
3. Редуктор.
4. Соединительная муфта.
5. Генератор.
6. Флюгер.
7. Крепление флюгера.
8. Подшипник.
9. Ограничители.
10. Мачта.
11. Провод.

Вбейте в землю колышки так, чтобы расстояние от мачты до каждого из них было одинаковым. Привяжите тросы ко скобам на мачте. Для установки мачты нужно вызывать автокран.

Не пытайтесь установить ветрогенератор самостоятельно! В лучшем случае вы разобьёте ветряк, в худшем — пострадаете сами.

После поднятия мачты автокраном, направьте её основание в забетонированную ранее трубу и дождитесь, пока кран опустит её в трубу.

Трос нужно привязывать к колышку в натянутом состоянии. Причём все тросы должны быть привязаны так, чтобы мачта стояла строго вертикально, без перекосов.

Подключать ветрогенератор нужно к зарядному устройству через разъём ЕС-5. Сама зарядка устанавливается в щитке с оборудованием СЭС и подключается напрямую к аккумулятору.

Сборка электростанции закончена. Теперь вы не останетесь без электричества, даже если вам отключат свет на длительное время. При этом не придётся тратить деньги на топливо для генератора и время на его доставку. Все будет работать автоматически и не потребует вашего вмешательства.

Основные варианты использования современных источников энергии.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Обзор лучших идей и схем

В современных условиях выдвигается не так много вариантов получения электричества и тепла другими путями, отличными от традиционных, особенно если коттедж находится в непосредственной близости к крупным городам.

Второй важный вопрос – окупаемость тех затрат, которые понесет собственник при установке дополнительного оборудования, его обслуживание и уход.

Разработка индивидуального проекта специалистами компании ИнноваСтрой всегда основывается на финансовых возможностях заказчика, и варианты оснащения коттеджа или загородной резиденции зависят от требований клиента и особенностей региона, где будет возводиться сооружение.

Однако альтернативные источники энергии для дома постоянно совершенствуются и могут использоваться в очень широком диапазоне – обязательно нужно продумывать возможность использования дополнительного оснащения еще на стадии проектирования.

Альтернативные источники энергии для частного дома – нужны ли они?

Первейший вопрос, который вы должны себе задать, прежде чем заказать строительство дома с оснащением дополнительными энергетическими установками – насколько выгодно это будет для конкретного региона, сколько энергии вы получите, если решите создать независимую от коммунальщиков резиденцию.

Профессиональные сотрудники ИнноваСтрой помогут определиться с данной необходимостью, проведя всесторонний маркетинговый и финансовый анализ – ведь требования к экономическому обоснованию стройки никто не отменял.

На первом этапе вы сможете решить, стоят ли затраты того, что вы получите в результате – с другой стороны, даже небольшое количество энергии, получаемое альтернативными способами заметно снизит ваши затраты на коммунальные платежи.

Развитие различных направлений позволяет использовать высокотехнологичное оборудование, которое способно стать достойной заменой привычным источникам света или тепла.

• Есть, правда, одно уточнение – экономическая окупаемость рассчитывается на очень длительный период, около 15-20 лет эксплуатации.
• Не советуем думать, что затраты на строительство, подключение и обслуживание окупятся в первые пару лет эксплуатации – суровая правда такова, что из-за серьезного энергетического лобби в правительстве, оснащение для получения энергии альтернативными путями стоит достаточно дорого.
• Тем не менее, несмотря на различные препоны, использование солнечной и ветровой энергии, возобновляемых источников, геотермальных устройств быстро набирает популярность в загородном строительстве и прекрасно функционирует даже в средней полосе России.

Чтобы ваш выбор альтернативных источников энергии был взвешенным и обоснованным, специалисты компании готовы предложить различные варианты комбинирования установок, использование более продвинутых и технически совершенных устройств – партнерские отношения с ведущими производителями позволяют гарантировать высочайшее качество проекта и последующего строительства.

Большинство устройств и оснащения работают со стихиями, которые невозможно контролировать и регулировать – ветер и солнечные лучи.

При проектировании крайне важно разработать такую схему, чтобы не было переработки оборудования и все источники ресурсов могли переводить один вид энергии в другой, накапливать, выполнять дополнительные функции.

Таким образом, увеличивается работоспособность оснащения, уменьшается износ, появляется возможность получения параллельных потоков энергии. Проектирование инженерных сетей в Москве компанией ИнноваСтрой тесно связано с обеспечением работоспособной замкнутой сети, где будут объединены следующие устройства:

1. Аккумуляторные батареи, накапливающие электроэнергию с регулятором степени зарядки и заполнения;
2. Преобразование тока до приемлемого уровня в 220В или 380В;
3. Нагрев воды или передача избыточной энергии на тэны и нагреватели, которые могут накапливать определенное количество горячей воды;
4. Перераспределение потоков энергии между различными потребителями, чтобы максимально рационально использовать запасы в случае простоя коттеджа в течение некоторого времени;
5. Симбиотическое взаимодействие, позволяющее получать стабильный поток энергии в течение всего года в различных климатических и погодных условиях.

Среди всего многообразия систем и оснащения, представленного на отечественном рынке, мы опишем только самые популярные источники получения энергоресурсов на загородном участке.

Геотермальные тепловые установки пока еще не получили такого широкого распространения, ввиду дороговизны и затратности строительно-монтажных работ.

Хотя, при очень благоприятных условиях на участке и близости более устойчивых тектонических образований данная технология позволяет обеспечить значительное повышение температуры отопления без использования каких-либо дополнительных устройств.

Солнечные батареи

Распространенный способ обеспечить загородный дом бесплатным электричеством, способным при правильном расчете покрыть все затраты коттеджа практически любой площади.

Оборудование устанавливается на крыше самого дома или вспомогательных строений и работает круглый год, подавая определенный объем энергии, в зависимости от количества солнечных дней в году.

Современные батареи обладают более мощными элементами, способными улавливать солнечные лучи даже в пасмурную погоду и при незначительном потоке света зимой.

При выборе данного типа альтернативного источника следует рассчитывать уровень солнечного света и объем подаваемой энергии, чтобы получить стабильную подачу. Так как в умеренных широтах только полгода можно считать солнечным, то более мощные устройства предпочтительнее для Москвы и области, в то время как для Сочи достаточно будет обычных устройств.

Ветровые станции

Механические устройства, которые монтируются на высокие мачты и преобразуют механическую энергию в электрическую.

• Ветровые устройства имеют определенные требования по установке и выделения некоторой части участка под сопутствующее оснащение.
• Конечно же при расчете учитывается интенсивность ветра и преобладающее направление, а также наличие препятствий.
• Поскольку самое распространенное место для коттеджных городков – это лесные массивы, то ветровую станцию придется монтировать такой высоты, чтобы она выходила за кроны деревьев, что может вылиться в достаточно большие затраты.

Наилучшее место установки – участки на открытой местности и в полях, возле рек и больших водоемов, на возвышенностях и морском побережье – чтобы у ветра не было никаких препятствий для прохождения. Наиболее продуктивным периодом эксплуатации считается время с середины осени до весны, когда погода имеет переменчивый характер и обеспечивает сильные потоки воздушных масс.

Это набор герметических трубок, сквозь которые проходит вода, нагревающаяся солнечными лучами – используется в отопительной системе, для теплого пола и в качестве основного источника горячей воды в санузлах.

По аналогии с солнечными батареями, коллекторы монтируются на крыше и оснащены современными элементами, способными обеспечивать нагрев воды даже в пасмурную погоду.

В средней полосе России солнечные коллекторы могут стать дополнительной системой бесплатной энергии наравне с основным отоплением.

Нагревательное оборудование, работающее на дровах, угле, торфе или ином типе природного топлива – самый распространенный вариант обеспечения загородного коттеджа альтернативным источником отопления и горячей воды.

В большинстве случаев, это единственный способ оснастить коттедж надежной и долговечной сетью для обеспечения комфортного проживания – потому все современные проекты имеют в составе расчеты для топочных и предполагают установку того или иного типа котла.

При выборе данного источника энергии нужно обеспечить надлежащий уровень безопасности эксплуатации и ориентироваться на доступные типы топлива, распространенные в вашем регионе.

1. На рынке представлены самые разные варианты твердотопливных котлов с различными принципами работы, зависящими от площади дома, способа установки и возможных вариантов использования.
2. При проектировании установки описанных выше устройств следует обязательно помнить о том, что все работы по обслуживанию и ремонту сразу ложатся на плечи владельца.
3. Каким бы современным ни было оснащение, оно состоит из большого числа компонентов различного типа, что особенно заметно в случае с котлами и ветровыми станциями.

Получение энергии от персонального оборудования во многом зависит от того, насколько качественно проводится плановое техническое обслуживание; как собственник за ним ухаживает; какие расходные материалы применяет. Нужно помнить, что в случае нарушения работы системы, предъявить претензии будет некому, кроме себя.

Немаловажным является и тот факт, что надзорные органы будут требовать выполнения разнообразных норм и положений, отвечающих за монтаж оснащения и эксплуатацию оборудования – что также усложняет самостоятельную установку оснащения.

Избежать неприятностей при проектировании, сооружении и эксплуатации можно, обратившись к квалифицированным исполнителям с многолетним опытом – в компанию ИнноваСтрой.

Альтернативная энергетика на своей даче

В ходе совершенствования своей шестисоточной дачи много раз задумывался об оптимизации её энергообеспечения. Мысли об этом вызваны, скорее всего, несколько параноидальным стремлением к независимости.

Ведь уже изначально, даже еще не погружаясь в тему, я понимал, что стоимость альтернативной энергии существенно выше той, что мы получаем из розетки или газопровода. Однако, как и многие, я питал надежды, что возможно за некоторые разумные деньги получить хотя бы относительную независимость от РАО ЕЭС и Газпрома.

Ведь посмотрите, прогресс идет вперед саженными шагами, так неужели не найдется решения и для подмосковного дачестроителя?

Начну с исходных данных: шесть соток в Подмосковье; присутствие на участке электричества и летнего водопровода; отсутствие в настоящем и обозримом будущем газа; баня 6х4 с мансардой и дом 7х7 с мансардой же, находящийся в процессе глубокой реконструкции.

Теперь о желаемом: виделось мне, что, благодаря альтернативным источникам энергии, мне удастся обеспечить зимой в доме температуру выше 0 и обеспечить энергией аэрационную станцию очистки и планируемую систему охраны и видеонаблюдения. Сначала о самой серьезной статье расхода энергии – поддержании плюсовой температуры.

Предполагается, что дом будет доведен до самых высоких стандартов по теплосбережению. В доме кладу печь с теплоотдачей чуть более 3,2 КВт/ч.

1. Теплопотери самого сруба (ок. 35м2), согласно расчету на калькуляторе теплопотерь, при -25 — снаружи и +20 — внутри составляют около тех самых 3,2 Квт/ч.
2. Однако, по опыту, старой версии этой же печки вполне хватало при существенно худшем утеплении.
3. Это значит, что печного отопления с запасом и я рассчитываю, что его хватит на весь дом, возможно при некоторой поддержке электричеством в особо морозные ночи.
4. Впрочем, сейчас не о печном отоплении — речь о поддержании всего лишь плюсовой температуры, что требует значительно меньше мощности на обогрев – около киловатта в час.
5. Но поддержание должно осуществляться постоянно и автоматически. Зачем? Мы иногда приезжаем туда зимой на выходные и хочется комфорта.

А это относительное тепло в момент приезда и водопровод. Оговорюсь, что решение для этих проблем нашлось совершенно другое, но сейчас об альтернативной энергетике. Итак, на отопление требуется 1 Квт/ч. Если его брать из сети, то получается (2015г, 1КВт/ч = 5 руб у нас в СНТ) около 3500 руб. в месяц.

А если посчитать в киловаттах за год, то получается 3600 киловатт или 3,6 МВт. На аэрационную установку еще 70 Вт/ч и система охраны и видеонаблюдения потянет ватт на 150. Итого, общая стоимость электричества составит более 4 т.р. в месяц. С одной стороны, сумма не смертельная, но платить не охота, ибо за «несезон» набежит тысяч 15-20.

Таким образом, отопление из розетки было отложено. Но при этом было принято — срок возврата инвестиций должен быть не более 5 лет, так как любые системы энергообеспечения морально, а главное, физически устаревают. То есть, стоимость системы не должна превышать 100 тысяч по ценам, приведенным к 2015 году.

И в любом случае, даже для «вечной» системы – не превышать 300 тысяч, ибо за 20 лет морально устареет даже вечная система. Так же я поступил с котлами на солярке, пелетах и прочими подобными штуками, поскольку они нецелесообразно дороги и сложны в обслуживании.

Заметьте, речь о периодических приездах по выходным. Если бы там жить, то может быть… Остались у меня различные альтернативные источники энергии, как то: солнце, ветер и подземное тепло.

Поначалу я возлагал на солнце приличные надежды. Начал я с изучения солнечных батарей, присутствующих на рынке. Оказалось, что в целях отопления гораздо эффективней использовать солнечные коллекторы, лучше вакуумные.

В солнечных коллекторах происходит прямое использование солнечного тепла для нагрева теплоносителя, которым может быть и вода, и различные антифризы. Как писал выше, наиболее эффективны вакуумные коллекторы, в которых трубки с теплоносителем помещены в стеклянные трубки, доверху «наполненные» вакуумом.

• Получается термос. На ютубе легко найти демонстрацию кипящей воды в таких коллекторах при хорошем минусе.
• Мне подумалось, что это может быть неплохим решением для поддержания плюсовой температуры в доме. Правда цены на эти самые вакуумные коллекторы достаточно высоки, но ведь и мне надо нагреть не очень большую площадь и не слишком на много.
• Мне всего-то нужен  киловатт или 860 килокалорий в час.
• И пришло мне в голову посмотреть данные по инсоляции (проще говоря, количество поступающей солнечной энергии) в Подмосковье.
• Всё сразу встало на свои места – в жаркий зимний месяц солнечные лучи приносят на землю Подмосковья аж 20 киловатт. Ну, или менее киловатта в сутки. Примерно, в 30 раз меньше чем мне надо.

Э-э-э!? Летом, разумеется, намного лучше. В общем, за год с 1м2 набегает около 1 МВт. В принципе, уже сопоставимо с потребностью: с 4м2 я смогу собрать нужное мне количество тепла. И цена на 3м2 почти не выбивается за установленные рамки. И КПД  у вакуумных коллекторов высокий – от 70 и выше.

Вот только где ж я его сохраню до зимы? Что ж, его можно складывать под землю, точнее прямо в землю.

Есть такая штука, как тепловой насос. Он представляет собой кондиционер наоборот. Кондиционер забирает тепло в доме и сбрасывает его во внешнюю среду (обычно на улицу, капая конденсатом на головы прохожих).

А тепловой насос совсем наоборот – забирает тепло из внешней среды и приносит его в дом. Эффективней всего забирать тепло из под земли, где даже зимой сохраняется плюсовая температура (бывает и из воздуха, но эффективны до -10С).

Но можно поступить еще хитрей: если есть достаточно толстые пласты земли без активного движения грунтовых вод, то тепло, получаемое летом, можно «сбрасывать» туда тепловым насосом и копить. Да, половина все равно разойдется под землей и будет потеряна, но половину-то можно будет собрать обратно тем же тепловым насосом.

Теперь чуть подробнее о тепловом насосе. На практике он представляет собой достаточно большую (150-200м) сеть из труб, заложенных на глубинах от 1,5 метров и глубже. По этим трубам движется теплоноситель и осуществляет теплообмен между недрами и домом. Летом – под землю, зимой – из-под земли.

Ага, учитывая потери при хранении, мне уже нужно не 4, а 8м2 солнечних коллекторов. Что-то мне это уже не нравится. Т-а-а-к, а стоимость теплового насоса? Кошмар, переваливает за 300 т.р. Хотя, если морочиться с тепловым насосом, то можно обойтись и без солнечных коллекторов – его будет достаточно.

Но цена! А еще, помните, у меня только 6 соток. Где трубы зарывать? А 300 тысяч мне хватит на 15 лет отопления. Из всего этого делаем вывод: солнечные коллекторы и тепловые насосы – в полном смысле, зарывание денег в землю.

В топку! Солнечные батареи с их КПД в 15% по понятным причинам туда же (в целях обогрева, конечно).

Что осталось? Да, энергия ветра! Мельницы, ветряки, вертолеты.  Тут я уже пошел проторенной дорожкой. Посмотрел цены на китайские ветряки – получается, примерно как и у солнечных батарей,  $1 за обещанный ватт.

Что ж, более или менее годится. Правда, эта цена не учитывает стоимости всей дополнительной аппаратуры аккумуляторов и прочего.

Но без неё можно обойтись – гнать электричество напрямую на обогрев: там напряжение и частота относительно по-барабану, греется и греется.

Но посмотрел на график генерации электричества в зависимости от скорости ветра и расстроился.

Средняя скорость ветра в Подмосковье зимой 4 м/с. А при этой скорости дура, стоимостью в тышшу долларов, будет вырабатывать около сотни ватт. А её еще придется затащить на мачту метров в 10-15 высотой.

Тут-то все соседи и поймут, насколько я энергетически продвинутый. И здесь искомый киловатт обойдется в весьма круглую сумму. Теперь получается, деньги на ветер. Может микро-ГЭС? А где я речку возьму? Ближайшая лесная речушка в километре.

Да и реализовать на практике микро-ГЭС так, чтобы она и зимой работала, стоит дорогого, в прямом смысле. Итак, резюмирую: 1.    Солнечный обогрев в условиях средней полосы, ограниченном пространстве – вещь нецелесообразная. Расходы превышают получаемый профит. 2.    Тепловой насос – туда же.

Оборудование не самое дешевое, а объем бурильно-земляных работ заставляет приуныть. 3.    Ветряки еще и шумят сильно… 4.    Ждём серийного выпуска вечного двигателя, ну, или, на худой конец, ядерного микро-котла, где столовой ложки урана хватит лет на 50. Может самому изобрести, а..? Но нет, уран достать сложновато, плутоний тоже.

Получилось у меня, что альтернативные источники энергии использовать, в принципе, можно, но только при полном отсутствии централизованной розетки, когда себестоимость энергии становится вторичной. Ну, или в качестве хобби. Ведь даже в качестве резервного источника питания для охранной системы целесообразней использовать аккумуляторы.

Однако вывод о нецелесообразности использования альтернативных источников энергии относится именно к средней полосе и материковому климату, где и солнце не очень злое и ветры весьма умерены.

Уже на наших югах вполне можно рассматривать солнце, как источник тепла и электричества, а уж ветреных мест и на побережье Северного Ледовитого хватает. И, кроме того, я не оставил мысль об использовании этого добра у себя, но, скорей, забавы рады и в «секвестированном» варианте, типа, диодики на лесенке зажечь.

А вот добиться комфорта при периодическом посещении дачи (тепло, светло, вода и туалет) я решил добиться правильным управлением всем этим добром.

Источники альтернативной энергии для частного дома

Для владельцев частных домов есть возможность значительно уменьшить счета за коммунальные услуги или вообще не пользоваться услугами поставщиков тепла, электроэнергии и газа. Можно даже обеспечить немалое хозяйство, а при желании и продавать излишки. Это реально и некоторыми уже проделано. Для этого используют альтернативные источники энергии.

Альтернативные источники энергии могут обеспечить все потребности

Откуда можно получать энергию и в каком виде

На самом деле энергия, в том или ином виде, в природе есть практически везде — солнце, ветер, вода, земля — везде есть энергия. Основная задача — извлечь ее оттуда. Этим человечество занимается уже не одну сотню лет и достигло неплохих результатов.

На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем альтернативная энергетика не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками.

Итак, что можно сделать:

• Использовать солнечную энергию для получения электрической энергии или для подогрева воды — для ГВС или низкотемпературного отопления (солнечные батареи и коллекторы).
• Преобразовывать энергию ветра в электричество (ветрогенераторы).
• При помощи тепловых насосов отапливать дом, отбирая тепло у воздуха, земли, воды (тепловые насосы).
• Получать газ из отходов жизнедеятельности домашних животных и птицы (биогазовые установки).Альтернативная энергетика — способ самостоятельно обеспечить собственные потребности

Все альтернативные источники энергии способны полностью обеспечить потребности человека, но для этого требуются слишком большие капиталовложения или/и слишком большие площади. Потому разумнее делать комбинированную систему: получать энергию от альтернативных источников, а при недостатке «добирать» из централизованных сетей.

Использование солнечной энергии

Один из самых мощных альтернативных источников энергии для дома — солнечное излучение. Для преобразования солнечной энергии есть два типа установок:

• солнечные батареи вырабатывают электрический ток;
• солнечные коллекторы греют воду.От солнечной энергии можно греть воду или получать электрический ток

Не стоит думать что работают установки только не юге и только летом. Хорошо они работают и зимой. В ясную погоду при выпавшем снеге выработка энергии только немного ниже летней. Если в вашем регионе большое количество ясных дней, использовать подобную технологию можно.

Солнечные батареи

Солнечные батареи собирают из фотоэлектрических преобразователей, которые изготавливают на базе минералов, которые под действием солнечного света испускают электроны — вырабатывают электрический ток. Для частного применения используются кремниевые фотопреобразователи.

По своей структуре они бывают монокристаллическими (сделаны из одного кристалла) и поликристаллическими (много кристаллов). Монокристаллические имеют более высокий КПД (13-25% в зависимости от качества)  и более продолжительный срок службы, но стоят дороже.

Поликристаллические вырабатывают меньше электроэнергии (9-15%) и быстрее выходят из строя, но имеют более низкую цену.

Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращаться с ними надо аккуратно — они очень хрупкие (монокристаллические тоже, но не в такой степени)

Сборка солнечной батареи своими руками несложна. Сначала надо приобрести некоторое количество кремниевых фотоэлементов (количество зависит от требуемой мощности). Чаще всего их покупают на китайских торговых площадках типа АлиЭкспресс. Затем порядок действий прост:

• Сделать каркас (из деревянных планок или металлических уголков). Установить на него подложку. Прозрачную — стекло, оргстекло (монолитный поликарбонат) — если солнечная батарея будет висеть на окне, и непрозрачную (фанера, окрашенная в белый цвет), если устанавливать батарею будете не крыше.
• При помощи алюминиевых проводников соединить элементы в одну батарею (параллельно). Проводники могут быть сразу припаяны к пластинам (стоят чуть дороже) или придется покупать отдельно и затем паять самостоятельно.
• Готовую батарею надо загерметизировать. Заливают ее эпоксидной смолой или проклеивают специальной пленкой EVA. При герметизации необходимо следить чтобы не было пустот — воздушных пузырьков. Они очень сильно снижают производительность батареи, потому выгоняем их тщательно.Это уже готовая солнечная батарея

Несколько слов о том, почему подложку для солнечной панели (батареи) надо красить в белый цвет. Рабочий диапазон температур кремниевых пластин от — 40°C до +50°C.

Работа при более высоких или низких температурах приводит к быстрому выходу элементов из строя. На крыше, летом, в закрытом объеме, температура может быть намного выше +50°C.

Потому и необходим белый цвет — чтобы не перегреть кремний.

Солнечные коллекторы

При помощи солнечных коллекторов можно нагревать воду или воздух. Куда направлять нагретую солнцем воду — в краны для горячего водоснабжения или в систему отопления — выбираете вы сами.

Только отопление будет низкотемпературным — для теплого пола, то что требуется.

Но для того, чтобы температура в доме не зависела от погоды, систему требуется сделать резервируемой, чтобы при необходимости подключался другой источник тепла или котел переходил на другой источник энергии.

Наиболее распространенные трубчатые солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы есть трех видов: плоские, трубчатые и воздушные. Наиболее распространенные — трубчатые, но и другие тоже имеют право на существование.

Плоские пластиковые

Две панели — черная и прозрачная — соединены в один корпус. Между ними расположен медный трубопровод в виде змейки. От солнца нижняя темная панель нагревается. от нее греется медь, а от нее — проходящая по лабиринту вода. Такой способ использования альтернативных источников энергии не самый эффективный, но привлекателен тем, что он очень прост в исполнении.

Таким образом можно нагревать воду в бассейне. Надо будет только зациклить ее подачу (при помощи циркуляционного насоса). Точно также можно подогревать воду в емкости для летнего душа или использовать ее для бытовых нужд. Недостаток подобных установок — низкая эффективность и производительность.

Чтобы нагреть большой объем воды, нужно или много времени, или большое количество плоских коллекторов.

Плоский солнечный коллектор

Трубчатые коллекторы

Это стеклянные трубки — вакуумные или коаксиальные — по которым протекает вода. Специальная система позволяет по максимуму концентрировать в трубках тепло, которое передается протекающей через них воде.

Трубчатые коллекторы могут быть вакуумными и перьевыми

В системе обязательно есть накопительная емкость, в которой вода и греется. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом.

Такие системы самостоятельно не сделать — стеклянные трубки сделать своими руками проблематично и это — главный недостаток. Вместе с высокой ценой он сдерживает широкое внедрение этого источника энергии для дома.

А сама система очень эффективна, на «ура» справляется с нагревом воды для ГВС и вносит приличный вклад в отопление.

Схема организации отопления и ГВС за счет альтернативных источников энергии — с использованием солнечных коллекторов

Воздушные коллекторы

В нашей стране они встречаются очень редко и зря. Они просты, их легко можно сделать своими руками. Единственный минус — требуется большая площадь: могут занимать всю южную (восточную, юго-восточную) стену.

Система очень похожа на плоские коллекторы — черная нижняя панель, прозрачная верхняя, но греют они напрямую воздух, который принудительно (вентилятором) или естественным путем направляется в помещение.

Несмотря на кажущуюся несерьезность, таким способом можно на протяжении светового дня греть небольшие помещения, в том числе и технические или подсобные: гаражи, дачи, сараи для живности.

Устройство возушного коллектора

Такой альтернативный источник энергии как солнце, дарит нам свое тепло, но большая его часть уходит «в никуда». Словить небольшую ее долю и использовать для личных нужд — вот задача, которую решают все эти приспособления.

Ветрогенераторы

Альтернативные источники энергии хороши тем, что они по большей части относятся к возобновляемым ресурсам. Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, ветер тоже есть.

Может какой-то непродолжительный период воздух и будет неподвижным, но очень недолго. Наши предки использовали энергию ветра в мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество.

Все что для этого требуется:

• вышка, установленная в ветреном месте;
• генератор с приделанными к нему лопастями;
• накопительной батареи и системы распределения электрического тока.

Вышка строится любая, из любого материала. Накопительная батарея — аккумулятор, тут ничего не придумаешь, а куда подавать электричество — ваш выбор. Остается только сделать генератор. Его тоже можно купить уже готовым, но вполне можно сделать из двигателя от бытовой техники — стиральной машины, шуруповерта и т.п. Нужны будут неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.

Схема обеспечения частного дома электричеством за счет альтернативных источников энергии (ветрогенератор и солнечные батареи)

На роторе мотора размечаем места под установку магнитов. Они должны находится на равном расстоянии друг от друга. Ротор выбранного мотора обтачиваем, формируя «посадочные места».

Дно выемки должно иметь небольшой наклон, чтобы поверхность магнита была наклонена. В выточенные места на жидкие гвозди приклеиваются магниты, заливаются эпоксидной смолой. Поверхность затем наждачной бумагой доводится до гладкости.

Далее надо приделать щетки, которые будут снимать ток. И все, можно собирать и запускать ветрогенератор.

Такие установки довольно эффективны, но их мощность зависит от многих факторов: интенсивности ветра, того, насколько правильно сделан генератор, насколько эффективно снимается разность потенциала щетками, от надежности электрических соединений и т.п.

Тепловые насосы для отопления дома

Тепловые насосы используют все имеющиеся в наличии альтернативные источники энергии. Они отбирают тепло у воды, воздуха, грунта. В небольших количествах это тепло есть там даже зимой, вот его и собирает тепловой насос и перенаправляет на обогрев дома.

Тепловые насосы также используют альтернативные источники энергии — тепло земли, воды и воздуха

Принцип работы

Чем же так привлекательны тепловые насосы? Тем, что затратив 1 кВт энергии на ее перекачку, в самом плохом варианте вы получите 1,5 кВт тепла, а самые удачные реализации могут дать до 4-6 кВт. И это никак не противоречит закону сохранения энергии, ведь расходуется энергия не на получение тепла, а не его перекачивание. Так что никаких нестыковок.

Схема теплового насоса для использования альтернативных источников энергии

У тепловых насосов есть три рабочих контура: два наружных и они внутренний, а также испаритель, компрессор и конденсатор. Работает схема так:

• В первом контуре циркулирует теплоноситель, который отбирает тепло у низкопотенциальных источников. Он может быть опущен в воду, закопан в землю, а может отбирать тепло у воздуха. Самая высокая температура, которая достигается в этом контуре — около 6°C.
• Во внутреннем контуре циркулирует теплоноситель с очень низкой температурой кипения (обычно 0°C). Нагревшись, хладагент испаряется, пар попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления. При сжатии выделяется тепло, пары хладагента разогреваются до температуры в среднем от +35°C до +65°C.
• В конденсаторе тепло передается теплоносителю из третьего — отопительного — контура. Остывающие пары конденсируются, затем дальше попадают в испаритель. И далее цикл повторяется.

Отопительный контур лучше всего делать в виде теплого пола. Температуры для этого самые подходящие. Для радиаторной системы потребуется слишком большое число секций, что некрасиво и невыгодно.

Альтернативные источники тепловой энергии: откуда и как брать тепло

Но самые большие сложности вызывает устройство первого внешнего контура, который собирает тепло. Так как источники низкопотенциальные (тепла у низ мало), то для сбора его в достаточном количестве требуются большие площади. Есть четыре вида контуров:

• Кольцами уложенные в воде трубы с теплоносителем. Водоем может быть любым — река, пруд, озеро. Главное условие — он не должен промерзать насквозь даже в самые сильные морозы. Более эффективно работают насосы, выкачивающие тепло из речки, в стоячей воде тепла передается намного меньше. Такой источник тепла реализуется проще всего — закинуть трубы, привязать груз. Только велика вероятность случайного повреждения.В воде сделать термальное поле проще всего
• Термальные поля с закопанными ниже глубины промерзания трубами. В этом случае недостаток один — большие объемы земляных работ. Приходится снимать грунт на большой площади, да еще на солидную глубину.Большой объем земляных работ
• Использование геотермальных температур. Бурят некоторое количество скважин большой глубины, в них опускают контура с теплоносителем. Чем хорош этот вариант — мало места требует, но не везде есть возможность бурить на большие глубины, да и услуги буровых стоят немало. Можно, правда, сделать буровую установку самостоятельно, но работа все равно нелегкая.Со скважинами требуется меньше места
• Извлечение тепла из воздуха. Так работают кондиционеры с возможностью обогрева — отбирают тепло у «забортного» воздуха. Даже при минусовой температуре такие агрегаты работают, правда при не очень «глубоком» минусе — до -15°C. Чтобы работа была интенсивнее, можно использовать тепло от вентиляционных шахт. Закинуть туда несколько переть с теплоносителем и качать оттуда тепло.Самые компактные, но и самые нестабильные тепловые насосы, отбирающие тепло у воздуха

Основной недостаток тепловых насосов — высокая цена самого насоса, да и монтаж полей сбора тепла обходится недешево. На этом деле можно сэкономить, сделав насос самостоятельно и также своими руками уложив контура, но сумма все равно останется немалой. Плюс в том, что отопление будет недорогим а действовать система будет долго.

Отходы в доходы: биогазовые установки

Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы.

В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению.

Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.

Из навоза тоже можно получать энергию, только не в чистом виде, а в виде газа

Коротко о технологии

Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.

Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости.

Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы.

В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.

Принципиальная схема биогазовых установок

В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C.

Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа.

Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.

Немного о конструкциях

Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.

Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона.

Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени.

Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.

Схема бункерной биогазовой установки

Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью  — порядка 15-20%  пространства остается свободным — тут скапливается газ.

Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой.

Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.

Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.