Gör-det-själv alternativ energi för hemmet: en recension av de bästa ekoteknikerna

Naturbränslereserverna är inte obegränsade och energipriserna stiger ständigt.Håller med, det skulle vara trevligt att använda alternativa energikällor istället för traditionella, för att inte vara beroende av gas- och elleverantörer i din region. Men du vet inte var du ska börja?

Vi hjälper dig att förstå de viktigaste källorna till förnybar energi - i detta material tittade vi på de bästa ekoteknikerna. Alternativ energi kan ersätta konventionella kraftkällor: du kan skapa en mycket effektiv installation för att producera den med dina egna händer.

Vår artikel diskuterar enkla metoder för att montera en värmepump, vindgenerator och solpaneler och väljer fotoillustrationer av enskilda steg i processen. För tydlighetens skull är materialet försett med filmer om produktion av miljövänliga installationer.

Populära källor till förnybar energi

"Grön teknik" kommer att avsevärt minska hushållens kostnader genom att använda praktiskt taget gratis källor.

Sedan antiken har människor använt mekanismer och anordningar i vardagen, vars verkan syftade till att omvandla naturens krafter till mekanisk energi. Ett slående exempel på detta är vattenkvarnar och väderkvarnar.

Med tillkomsten av elektricitet gjorde närvaron av en generator det möjligt att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi.

Vattenkvarnen är föregångaren till den automatiska pumpen, som inte kräver närvaron av en person för att utföra arbetet. Hjulet roterar spontant under vattentrycket och drar självständigt vatten

Idag genereras en betydande mängd energi just av vindkomplex och vattenkraftverk. Förutom vind och vatten har människor tillgång till sådana källor som biobränslen, energin i jordens inre, solljus, energin från gejsrar och vulkaner och kraften i tidvatten.

Följande enheter används ofta i vardagen för att generera förnybar energi:

• Solpaneler.
• Värmepumpar.
• Vindgeneratorer för hemmet.

Den höga kostnaden för både själva enheterna och installationsarbetet hindrar många människor från att få till synes gratis energi.

Återbetalningen kan nå 15-20 år, men detta är inte en anledning att beröva dig själv ekonomiska utsikter. Alla dessa enheter kan tillverkas och installeras oberoende.

När du väljer en källa till alternativ energi måste du fokusera på dess tillgänglighet, då kommer maximal effekt att uppnås med ett minimum av investeringar

Hemgjorda solpaneler

En färdig solpanel kostar mycket pengar, så alla har inte råd med inköp och installation. Genom att göra panelen själv kan kostnaderna minskas med 3-4 gånger.

Innan du börjar bygga en solpanel måste du förstå hur det hela fungerar.

Arbetsprincipen för ett solenergisystem

Genom att förstå syftet med varje element i systemet kan du föreställa dig hur det fungerar som helhet.

Huvudkomponenterna i alla solenergisystem:

• En solpanel. Detta är ett komplex av element kopplade till en enda helhet som omvandlar solljus till ett flöde av elektroner.
• Batterier. Ett batteri batterierkommer inte att hålla länge, så systemet kan ha upp till ett dussin sådana enheter. Antalet batterier bestäms av strömförbrukningen. Antalet batterier kan utökas i framtiden genom att lägga till det erforderliga antalet solpaneler till systemet;
• Solar laddningsregulator. Denna enhet är nödvändig för att säkerställa normal laddning av batteriet. Dess huvudsakliga syfte är att förhindra att batteriet laddas igen.
• Inverter. En enhet som krävs för att omvandla ström. Batterierna ger lågspänningsström, och växelriktaren omvandlar den till den högspänningsström som krävs för funktionalitet - uteffekt.För ett hem räcker det med en växelriktare med en uteffekt på 3-5 kW.

Huvuddragen hos solpaneler är att de inte kan generera högspänningsström. Ett separat element i systemet kan generera en ström på 0,5-0,55 V. Ett solbatteri kan producera en ström på 18-21 V, vilket är tillräckligt för att ladda ett 12-volts batteri.

Om det är bättre att köpa växelriktaren, batterierna och laddningskontrollen färdiga, är det fullt möjligt att göra solpaneler själv.

En högkvalitativ styrenhet och korrekt anslutning hjälper till att upprätthålla batteriernas funktionalitet och autonomin för hela solcellsstationen som helhet så länge som möjligt

Att göra ett solbatteri

För att göra ett batteri behöver du köpa solcellsfotoceller baserade på mono- eller polykristaller. Det bör beaktas att livslängden för polykristaller är betydligt kortare än för enkristaller.

Dessutom överstiger polykristallernas effektivitet inte 12%, medan denna siffra för enkristaller når 25%. För att göra en solpanel måste du köpa minst 36 sådana element.

Ett solbatteri är sammansatt av moduler. Varje hushållsmodul innehåller 30, 36 eller 72 st. element kopplade i serie med en strömkälla med en maximal spänning på cirka 50 V

Steg #1 - Montering av solpanelshöljet

Arbetet börjar med tillverkningen av kroppen; detta kommer att kräva följande material:

• Trä block
• Plywood
• Plexiglas
• Fiberskiva

Det är nödvändigt att skära ut botten av höljet från plywood och sätta in den i en ram gjord av 25 mm tjocka stänger. Bottnens storlek bestäms av antalet solfotoceller och deras storlek.

Längs hela omkretsen av ramen måste hål med en diameter på 8-10 mm borras i stänger i steg om 0,15-0,2 m. De krävs för att förhindra att battericellerna överhettas under drift.

Korrekt gjorda hål med en stigning på 0,15-0,20 m skyddar solpanelselementen från överhettning och säkerställer stabil drift av systemet

Steg #2 - ansluta solpanelelement

Beroende på storleken på fallet är det nödvändigt att skära ut substratet för solceller från fiberskivor med en papperskniv. När du installerar det är det också nödvändigt att se till att det finns ventilationshål, anordnade var 5:e cm på ett kvadratiskt kapslat sätt. Den färdiga kroppen måste målas och torkas två gånger.

Solceller ska placeras upp och ner på ett fiberboardsubstrat och kopplas in. Om de färdiga produkterna inte redan var utrustade med lödda ledare, är arbetet avsevärt förenklat. Avlödningsprocessen måste dock utföras i alla fall.

Man måste komma ihåg att kopplingen av element måste vara konsekvent. Inledningsvis ska elementen kopplas i rader, och först därefter ska de färdiga raderna kombineras till ett komplex genom att ansluta till strömförande samlingsskenor.

Efter färdigställandet ska elementen vändas, läggas som förväntat och fixeras med silikon.

Vart och ett av elementen måste fästas säkert på underlaget med tejp eller silikon, detta kommer att undvika oönskade skador i framtiden.

Sedan måste du kontrollera utspänningen. Ungefär bör den ligga i intervallet 18-20 V. Nu ska batteriet köras i flera dagar, och batteriernas laddningsförmåga ska kontrolleras.Först efter kontroll av prestandan tätas skarvarna.

Steg #3 - montering av strömförsörjningssystemet

När du är övertygad om dess oklanderliga funktionalitet kan du montera strömförsörjningssystemet. Ingångs- och utgångskontaktledningarna måste föras utanför för efterföljande anslutning av enheten.

Ett lock ska skäras ut av plexiglas och fästas med självgängande skruvar på sidorna av höljet genom förborrade hål.

Istället för solceller kan en diodkrets med D223B-dioder användas för att tillverka ett batteri. En panel med 36 seriekopplade dioder kan leverera 12 V.

Dioderna måste först blötläggas i aceton för att få bort färg. Hål ska borras i plastpanelen, dioder ska sättas in och kopplas. Den färdiga panelen ska placeras i ett genomskinligt hölje och förseglas.

Rätt orienterade och installerade solpaneler säkerställer maximal solenergieffektivitet och systemet är enkelt och enkelt att underhålla.

Grundläggande regler för installation av en solpanel

Hela systemets effektivitet beror till stor del på korrekt installation av solbatteriet.

När du installerar måste du överväga följande viktiga parametrar:

1. Skuggning. Om batteriet är placerat i skuggan av träd eller högre strukturer kommer det inte bara att inte fungera normalt utan kan också misslyckas.
2. Orientering. För att maximera solljuset på fotocellerna måste batteriet riktas mot solen. Om du bor på norra halvklotet bör panelen vara orienterad mot söder, men om du bor på södra halvklotet, då vice versa.
3. Lutning. Denna parameter bestäms av geografisk plats. Experter rekommenderar att panelen installeras i en vinkel som är lika med den geografiska latituden.
4. Tillgänglighet. Du måste ständigt övervaka framsidans renhet och ta bort damm- och smutsskiktet i tid. Och på vintern måste panelen regelbundet rengöras från ackumulerad snö.

Det är tillrådligt att lutningsvinkeln inte är konstant när du använder solpanelen. Enheten kommer att fungera maximalt endast om solens strålar riktas direkt mot dess lock.

På sommaren är det bättre att placera den i en lutning på 30º mot horisonten. På vintern rekommenderas det att höja den och installera den i 70º.

Ett antal industriella versioner av solpaneler inkluderar enheter för att spåra solens rörelser. För hushållsbruk kan du tänka om och tillhandahålla stativ som gör att du kan ändra vinkeln på panelen

Värmepumpar för uppvärmning

Värmepumpar är en av de mest avancerade tekniska lösningarna för att få alternativ energi för ditt hem. De är inte bara de mest bekväma, utan också miljövänliga.

Deras drift kommer att avsevärt minska kostnaderna för att betala för kylning och uppvärmning av lokalerna.

Klassificering av värmepumpar

Jag klassificerar värmepumpar efter antalet kretsar, energikällan och metoden för att få den.

Beroende på de slutliga behoven kan värmepumpar vara:

• En-, två- eller trekrets;
• En- eller två-kondensator;
• Med möjlighet till uppvärmning eller med möjlighet till värme och kyla.

Baserat på typen av energikälla och metoden för att erhålla den, särskiljs följande värmepumpar:

• Markvatten. De används i tempererade klimatzoner med jämn uppvärmning av jorden, oavsett tid på året. För installation används en uppsamlare eller sond, beroende på typ av jord. Att borra grunda brunnar kräver inga tillstånd.
• Luft - vatten. Värme ackumuleras från luften och leds till att värma vatten. Installationen kommer att vara lämplig i klimatzoner med vintertemperaturer som inte är lägre än -15 grader.
• Vatten - vatten. Installationen bestäms av närvaron av vattenförekomster (sjöar, floder, grundvatten, brunnar, sedimenteringstankar). Effektiviteten hos en sådan värmepump är mycket imponerande, vilket beror på källans höga temperatur under den kalla årstiden.
• Vatten är luft. I denna kombination fungerar samma reservoarer som en värmekälla, men värmen överförs direkt till luften som används för att värma lokalerna genom en kompressor. I det här fallet fungerar inte vatten som kylvätska.
• Jord är luft. I detta system är värmeledaren jorden. Värme från marken överförs till luften genom kompressorn. Icke-frysande vätskor används som energibärare. Detta system anses vara det mest universella.
• Luft - luft. Driften av detta system liknar driften av en luftkonditionering, som kan värma och kyla ett rum.Detta system är det billigaste, eftersom det inte kräver grävarbete eller läggning av rörledningar.

När du väljer typ av värmekälla måste du fokusera på platsens geologi och möjligheten till obehindrat schaktningsarbete, samt tillgången på ledigt utrymme.

Om det råder brist på ledigt utrymme måste du överge värmekällor som jord och vatten och ta värme från luften.

Systemets effektivitet och kostnaderna för dess installation beror till stor del på rätt val av typ av värmepump.

Arbetsprincipen för en värmepump

Funktionsprincipen för värmepumpar är baserad på användningen av Carnot-cykeln, som, som ett resultat av skarp komprimering av kylvätskan, ger en ökning av temperaturen.

De flesta klimatkontrollenheter med kompressorenheter (kylskåp, frys, luftkonditionering) fungerar på samma princip, men med motsatt effekt.

Huvuddriftcykeln, som är implementerad i kamrarna i dessa enheter, har motsatt effekt - som ett resultat av en kraftig expansion uppstår en förträngning av kylmediet.

Det är därför en av de mest tillgängliga metoderna för att tillverka en värmepump är baserad på användningen av individuella funktionsenheter som används i klimatkontrollutrustning.

Så, ett hushållskylskåp kan användas för att göra en värmepump. Dess förångare och kondensor kommer att spela rollen som värmeväxlare, ta bort termisk energi från miljön och dirigera den direkt till att värma kylvätskan som cirkulerar i värmesystemet.

Lågvärdig värme från jord, luft eller vatten kommer tillsammans med kylvätskan in i förångaren, där den omvandlas till gas och komprimeras sedan ytterligare av kompressorn, vilket resulterar i att temperaturen blir ännu högre

Montering av värmepump av skrotmaterial

Med hjälp av gamla hushållsapparater, eller snarare, deras individuella komponenter, kan du själv montera en värmepump. Låt oss titta på hur detta kan göras nedan.

Steg #1 - förbered kompressorn och kondensorn

Arbetet börjar med förberedelsen av kompressordelen av pumpen, vars funktioner kommer att tilldelas motsvarande enhet i luftkonditioneringsapparaten eller kylskåpet. Denna enhet måste säkras med en mjuk upphängning på en av väggarna i arbetsrummet där det är bekvämt.

Efter detta måste du göra en kondensator. En 100 liters tank i rostfritt stål är idealisk för detta. Du måste installera en spole i den (du kan ta ett färdigt kopparrör från en gammal luftkonditionering eller ett kylskåp.

Den förberedda tanken måste skäras på längden i två lika delar med hjälp av en kvarn - detta är nödvändigt för att installera och säkra spolen i den framtida kondensatorns kropp.

Efter att ha installerat spolen i en av halvorna måste båda delarna av tanken anslutas och svetsas samman för att bilda en sluten tank.

För att tillverka kondensorn användes en 100-liters tank i rostfritt stål; med hjälp av en kvarn skars den på mitten, en spole installerades och omvänd svetsning utfördes.

Observera att när du svetsar måste du använda speciella elektroder, och ännu bättre, använd argonsvetsning, bara det kan säkerställa maximal kvalitet på sömmen.

Steg #2 - göra en förångare

För att göra en förångare behöver du en förseglad plasttank med en volym på 75-80 liter, i vilken du måste placera en spole gjord av rör med en diameter på ¾ tum.

För att göra en spole räcker det att linda ett kopparrör runt ett stålrör med en diameter på 300-400 mm, följt av att fixera varven med en perforerad vinkel

Gängor måste skäras av i ändarna av röret för att därefter säkerställa anslutning till rörledningen. När monteringen är klar och tätningen har kontrollerats, ska förångaren fästas på väggen i arbetsrummet med hjälp av fästen av lämplig storlek.

Det är bättre att anförtro slutförandet av monteringen till en specialist. Även om en del av monteringen kan göras själv, bör lödning av kopparrören och pumpning av köldmediet göras av en fackman. Montering av huvuddelen av pumpen slutar med anslutning av värmebatterier och en värmeväxlare.

Det bör noteras att detta system har låg effekt. Därför blir det bättre om värmepumpen blir en extra del av det befintliga värmesystemet.

Steg #3 - arrangemang och anslutning av en extern enhet

Den bästa värmekällan är vatten från en brunn eller ett borrhål. Den fryser aldrig och även på vintern sjunker temperaturen sällan under +12 grader. Det kommer att vara nödvändigt att installera två sådana brunnar.

Vatten kommer att tas från en brunn och därefter tillföras förångaren.

Grundvattenenergi kan användas året runt. Dess temperatur påverkas inte av väderförhållanden och årstider

Därefter kommer avloppsvattnet att släppas ut i den andra brunnen. Allt som återstår är att ansluta allt till förångarens inlopp, till utloppet och täta det.

I princip är systemet redo för drift, men för dess fullständiga autonomi kommer det att kräva ett automationssystem som styr temperaturen på det rörliga kylmediet i värmekretsarna och freontrycket.

Till en början kan du klara dig med en vanlig startmotor, men det bör noteras att start av systemet efter avstängning av kompressorn kan göras på 8-10 minuter - denna tid är nödvändig för att utjämna freontrycket i systemet.

Design och användning av vindkraftverk

Vindenergi användes av våra förfäder. Sedan dessa avlägsna tider har i princip ingenting förändrats.

Den enda skillnaden är att kvarnstenarna i kvarnen ersätts av en generator och en drivning, som omvandlar bladens mekaniska energi till elektrisk energi.

Att installera en vindgenerator anses ekonomiskt lönsamt om den genomsnittliga årliga vindhastigheten överstiger 6 m/s.

Installation görs bäst på kullar och slätter; idealiska platser anses vara flodernas kuster och stora vattendrag, borta från olika verktyg.

Vindgeneratorer används för att omvandla luftmassornas energi till elektricitet; de är mest produktiva i kustområden

Klassificering av vindkraftverk

Klassificeringen av vindgeneratorer beror på följande grundläggande parametrar:

• Beroende på placeringen av axlarna kan det finnas vertikala virvlar Och horisontell. Den horisontella designen ger möjligheten att automatiskt rotera huvuddelen för att söka efter vind. Huvudutrustningen för en vertikal vindgenerator är placerad på marken, så det är lättare att underhålla, medan effektiviteten hos vertikala blad är lägre.
• Beroende på antalet blad särskiljs de enkel-, dubbel-, trippel- och flerbladiga vindgeneratorer. Flerbladiga vindgeneratorer används vid låga luftflödeshastigheter och används sällan på grund av behovet av att installera en växellåda.
• Beroende på vilket material som används för att tillverka bladen kan bladen vara seglande och stela. Blad av segeltyp är lätta att tillverka och installera, men kräver ofta utbyte, eftersom de snabbt misslyckas under inverkan av skarpa vindbyar.
• Beroende på skruvens stigning finns det föränderlig Och fasta steg. När du använder en variabel stigning är det möjligt att uppnå en betydande ökning av vindgeneratorns driftshastigheter, men detta kommer att leda till en oundviklig komplikation av designen och en ökning av dess vikt.

Kraften hos alla typer av enheter som omvandlar vindenergi till en elektrisk analog beror på bladens yta.

Vindgeneratorer kräver praktiskt taget inga klassiska energikällor för att fungera. Att använda en installation med en kapacitet på cirka 1 MW kommer att spara 92 000 fat olja eller 29 000 ton kol under 20 år

Vindgeneratoranordning

Varje vindturbin innehåller följande grundläggande element:

• Bladroterar under påverkan av vinden och säkerställer rotorns rörelse;
• Generator, som producerar växelström;
• Blade Controller, ansvarar för bildandet av växelström till likström, vilket krävs för att ladda batterier;
• Uppladdningsbara batterier, behövs för ackumulering och utjämning av elektrisk energi;
• Inverter, utför omvänd omvandling av likström till växelström, från vilken alla hushållsapparater fungerar;
• Mast, är nödvändigt för att lyfta bladen över marken tills luftmassornas rörelsehöjd uppnås.

Samtidigt generatorn blad som ger rotation och masten anses vara huvuddelarna i vindgeneratorn, och allt annat är ytterligare komponenter som säkerställer tillförlitlig och autonom drift av systemet som helhet

Kretsen för vilken som helst enklaste vindgenerator måste innehålla en växelriktare, en laddningsregulator och batterier

Låghastighetsvindgenerator från en självgenerator

Man tror att denna design är den enklaste och mest tillgängliga för egenproduktion. Det kan antingen bli en oberoende energikälla eller ta över en del av kraften i det befintliga strömförsörjningssystemet.

Om du har bilgenerator och batteri kan alla andra delar tillverkas av skrotmaterial.

Steg #1 - göra ett vindhjul

Bladen anses vara en av de viktigaste delarna av en vindgenerator, eftersom deras design bestämmer driften av de återstående komponenterna. En mängd olika material kan användas för att tillverka blad - tyg, plast, metall och till och med trä.

Vi kommer att tillverka blad av avloppsplaströr. De främsta fördelarna med detta material är låg kostnad, hög fuktbeständighet och enkel bearbetning.

Arbetet utförs i följande ordning:

1. Bladets längd beräknas, och plaströrets diameter bör vara 1/5 av den nödvändiga filmen;
2. Med hjälp av en sticksåg ska röret skäras på längden i 4 delar;
3. En del kommer att bli en mall för tillverkning av alla efterföljande blad;
4. Efter kapning av röret måste grader på kanterna behandlas med sandpapper;
5. De skurna bladen måste fästas på en förberedd aluminiumskiva med medföljande fäste;
6. Efter ändringen måste du också ansluta en generator till den här skivan.

Observera att PVC-röret inte är tillräckligt starkt och kommer inte att kunna motstå starka vindbyar. För tillverkning av blad är det bäst att använda ett PVC-rör med en tjocklek på minst 4 cm.

Bladets storlek spelar en viktig roll för belastningens storlek. Därför skulle det inte vara fel att överväga alternativet att minska storleken på bladen genom att öka antalet.

Vindgeneratorns blad är gjorda enligt en mall från ¼ PVC-avloppsrör med en diameter på 200 mm, skurna längs axeln i 4 delar

Efter montering ska vindhjulet balanseras. För att göra detta måste du montera den horisontellt på ett stativ inomhus. Resultatet av korrekt montering blir hjulets orörlighet.

Om rotation av bladen inträffar är det nödvändigt att slipa dem med slipmedel innan strukturen balanseras.

Steg #2 - göra en vindgeneratormast

För att göra en mast kan du använda ett stålrör med en diameter på 150-200 mm. Mastens minsta längd bör vara 7 m. Om det finns hinder för luftmassornas rörelse på platsen, måste vindgeneratorhjulet höjas till en höjd som överstiger hindret med minst 1 m.

Pinnarna för att fästa trådvajern och själva masten måste betongas. Som stickvajer kan du använda stål eller galvaniserad kabel 6-8 mm tjock.

Maststag kommer att ge vindgeneratorn ytterligare stabilitet och minska kostnaderna för att bygga en massiv grund; deras kostnad är mycket lägre än andra typer av master, men ytterligare utrymme krävs för stagning

Steg #3 - återutrustning av bilgeneratorn

Modifieringen består endast av att linda tillbaka statortråden, samt att tillverka en rotor med neodymmagneter. Först måste du borra de hål som krävs för att fixera magneterna i rotorpolerna.

Installationen av magneter utförs med alternerande poler. Efter avslutat arbete måste de intermagnetiska hålrummen fyllas med epoxiharts, och själva rotorn måste slås in i papper.

När du lindar tillbaka spolen måste du ta hänsyn till att effektiviteten hos generatorn beror på antalet varv. Spolen måste lindas i en trefaskrets i en riktning.

Den färdiga generatorn måste testas; resultatet av korrekt utfört arbete blir en avläsning på 30 V vid 300 rpm av generatorn.

Den konverterade generatorn är redo för märkspänningstestning innan den slutliga installationen av hela låghastighets vindturbinsystemet

Steg #4 - slutföra monteringen av låghastighetsvindgeneratorn

Generatorns roterande axel är gjord av ett rör med två lager monterade, och bakdelen är utskuren av galvaniserat järn 1,2 mm tjockt.

Innan du fäster generatorn på masten är det nödvändigt att göra en ram, ett profilrör är bäst lämpat för detta. När du gör fastsättning är det nödvändigt att ta hänsyn till att minimiavståndet från masten till bladet måste vara mer än 0,25 m.

Under påverkan av vindflödet rör sig bladen och rotorn, vilket resulterar i att växellådan roterar och genererar elektrisk energi

För att driva systemet måste du installera en laddningsregulator, batterier och en växelriktare efter vindgeneratorn.

Batterikapaciteten bestäms av vindgeneratorns effekt. Denna indikator beror på vindhjulets storlek, antalet blad och vindhastighet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Tillverkning av solpanel med plasthölje, materiallista och arbetssätt

Funktionsprincip och översikt över jordvärmepumpar

Återutrustning av en autogenerator och gör en låghastighetsvindgenerator med dina egna händer

En utmärkande egenskap hos alternativa energikällor är deras miljövänlighet och säkerhet.

Installationernas ganska låga effekt och deras koppling till vissa terrängförhållanden gör det möjligt att effektivt driva endast kombinerade system av traditionella och alternativa källor.

Använder ditt hem alternativa energikällor för värme och el? Har du själv monterat en vindgenerator eller gjort solpaneler? Vänligen dela din erfarenhet i kommentarerna till vår artikel.