Năng lượng thay thế cho gia đình: xem xét các nguồn năng lượng phi tiêu chuẩn

“Năng lượng xanh” thu hút mọi người chỉ vì triển vọng vũ trụ của nó.Năng lượng vô tận có thể được lấy từ môi trường hoàn toàn miễn phí để phục vụ truyền thông tự động. Hơn nữa, tài nguyên của nó được phục hồi hàng ngày mà không cần sự can thiệp của con người.

Tuy nhiên, để sử dụng thành thạo những món quà thực sự của thiên nhiên, bạn cần biết chúng hoạt động như thế nào và chúng được sử dụng ở đâu. Bạn có đồng ý không?

Bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ về cách sử dụng năng lượng thay thế cho ngôi nhà từ bài viết của chúng tôi. Sau khi xem xét thông tin chúng tôi cung cấp, bạn có thể chọn phương án phù hợp nhất để tạo ra nhiệt hoặc điện.

Chúng tôi đã mô tả chi tiết các hệ thống xử lý năng lượng mặt trời/gió/nước/đất. Chúng tôi đã phác thảo ngắn gọn và cực kỳ đơn giản về nguyên tắc hoạt động của họ. Thông tin được cung cấp sẽ giúp so sánh các phương pháp và nguồn sản xuất năng lượng.

Các loại nguồn năng lượng thay thế

Việc mua các mô hình công nghiệp của các thiết bị hiện đại để khai thác năng lượng nhiệt hoặc điện từ môi trường không quá khó khăn.

Các tùy chọn phổ biến nhất cho các thiết bị như vậy bao gồm:

• Tấm năng lượng mặt trời;
• Bộ thu năng lượng mặt trời;
• máy phát điện gió;
• máy bơm nhiệt;
• máy tạo khí sinh học.

Khoa học không đứng yên, các mẫu thiết bị mới sản xuất năng lượng thay thế đang xuất hiện. Điều quan trọng không chỉ là chọn tùy chọn thích hợp mà còn phải cài đặt nó một cách chính xác. Rất thường xuyên không thể có được chỉ với một đơn vị.Bạn có thể kết hợp việc sử dụng các tài nguyên khác nhau.

Ví dụ, pin mặt trời cung cấp nhiều điện hơn vào mùa hè và máy phát điện gió cung cấp nhiều điện hơn vào mùa đông. Sự kết hợp của hai thiết bị này cho phép bạn cung cấp đủ lượng điện tự trị trong suốt cả năm. Các thiết bị khác cũng có thể được kết hợp theo cách tương tự.

#1: Sử dụng tấm pin mặt trời

Những yếu tố này ngày càng trở nên phổ biến và đa dạng hơn. Chúng được bán cả dưới dạng bộ dụng cụ làm sẵn và dưới dạng tế bào quang điện riêng lẻ. Những người thợ thủ công nghiệp dư thích làm mọi thứ bằng chính đôi tay của mình sẵn sàng làm việc với cái sau - đây là một công việc tương đối đơn giản.

ĐẾN làm pin năng lượng mặt trời với các thông số riêng lẻ, bạn nên mua số lượng tế bào quang điện làm sẵn theo yêu cầu và hàn chúng vào một mạch chung.

Các bộ phận trong suốt bao phủ bề mặt làm việc của các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên kính của các tòa nhà cao tầng, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng thành công trong xây dựng nhà ở tư nhân

Có pin mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể. Những cái trước có năng suất cao hơn và bền hơn, nhưng chỉ hiệu quả nếu chúng nhận được dòng năng lượng ổn định. Đa tinh thể có hiệu suất thấp hơn và thời gian sử dụng ngắn hơn, nhưng chúng có thể hoạt động khá hiệu quả ngay cả trong điều kiện nhiều mây.

Các tế bào quang điện được đặt dưới một lớp vật liệu bền, trong suốt để chúng có thể hấp thụ năng lượng mà vẫn giữ nguyên vị trí. Vỏ có bề mặt ngoài trong suốt trông giống như khung kim loại. Nó được sử dụng để bảo đảm các tấm.

Đôi khi một cấu trúc bằng gỗ được sử dụng thay vì thân kim loại.Đây là một lựa chọn kém bền hơn, nhưng khá chấp nhận được.

Các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở phía nắng nhất của tòa nhà, thường là trên mái nhà. Điều quan trọng nữa là chọn đúng biến tần và pin

Thiết kế với các tấm pin mặt trời khá cồng kềnh nên hầu hết nó thường được đặt trực tiếp trên nóc nhà. Vỏ được gắn trên một giá đỡ để có thể xoay bảng điều khiển với các tế bào quang điện, điều này sẽ cho phép bạn theo dõi chuyển động của mặt trời và thu được nhiều tia UV hơn tùy theo thời gian trong năm.

Khi lượng mưa lớn xảy ra, tấm pin được chuyển sang vị trí thẳng đứng để tránh hư hỏng và giảm ô nhiễm có thể xảy ra. Lắp đặt các tấm chỉ là giai đoạn đầu tiên trong việc triển khai một hệ thống như vậy.

Để nó hoạt động đầy đủ, bạn sẽ cần kết nối các tế bào quang điện thông qua bộ sạc với hệ thống biến tần năng lượng mặt trời.

Để tích lũy hệ thống điện kết quả, bạn sẽ cần pin cho tấm pin mặt trời, Ví dụ, ÁNH SÁNG MẶT TRỜI PzS. Các yếu tố như vậy có thể được lắp đặt dưới lòng đất, ở độ sâu khá đáng kể - lên tới ba mét.

Lựa chọn đúng biến tần cho tấm pin mặt trời và bộ điều khiển pin - một điểm quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất tối đa của toàn bộ hệ thống. Tất cả các thành phần được lựa chọn càng tốt thì các phép tính đặc biệt được thực hiện càng tốt thì tổn thất năng lượng điện sẽ càng ít.

Một loại tấm pin mặt trời thú vị - phiên bản phim linh hoạt, lớp làm việc của chúng được áp dụng cho một màng polymer. Tất nhiên, chúng được lắp đặt trên cửa sổ kính của các tòa nhà cao tầng ở phía có nắng.

Hiệu suất của các yếu tố như vậy thấp hơn một chút so với phiên bản truyền thống - chỉ 7%. Nhưng sự tiện lợi trong việc sử dụng và tiết kiệm không gian đã bù đắp cho nhược điểm này.

Thiết bị Betaray để tăng cường tiềm năng năng lượng mặt trời thu được trông rất phong cách và hiện đại. Nó có thể được lắp đặt trong sân của một ngôi nhà riêng hoặc trên nóc của một tòa nhà cao tầng

Thiết bị được gọi Betaray. Đây là một quả cầu thủy tinh khá lớn, giống như một thấu kính, thu thập các tia nắng mặt trời và hướng chúng đến một bảng có tế bào quang điện. Việc lắp đặt có khả năng xoay tự động để có được ánh sáng mặt trời tối đa.

Kết quả là bạn có thể sử dụng ít tế bào quang điện hơn và làm cho luồng ánh sáng mặt trời ổn định hơn. Vào ban đêm, Betaray có khả năng hấp thụ ánh trăng và ánh sao. Con số này không nhiều nhưng đủ để cung cấp đầy đủ ánh sáng đường phố. Nhìn chung, thiết bị này có hiệu suất ấn tượng 35% đối với tấm pin mặt trời.

Những lời khuyên hữu ích về việc lựa chọn, lắp đặt và vận hành các tấm pin mặt trời được trình bày tại đây:

#2: Ứng dụng của bộ thu năng lượng mặt trời

Đây là một biến thể hiện đại và hiệu quả hơn của vòi sen mùa hè. Ngay cả những ngôi nhà nông thôn khiêm tốn nhất cũng có một thùng nước nóng lên trong ngày ở mức khá.

Nếu bạn lắp đặt một hệ thống đường ống hẹp trên mái nhà để nước lưu thông qua đó, bạn có thể nhận được một lượng nhiệt đáng chú ý, cung cấp đầy đủ nguồn cung cấp nước nóng cho ngôi nhà và thậm chí cả hệ thống sưởi khá tốt.

Bộ thu năng lượng mặt trời là một hệ thống ống hẹp mà chất lỏng làm mát lưu thông qua đó.Quá trình đối lưu tự nhiên tuần hoàn nước được làm nóng bằng mặt trời mà không cần dùng máy bơm (+)

Hoạt động của nguồn năng lượng thay thế này dựa trên khả năng lưu thông của nước và không khí khi được làm nóng. Bể trao đổi nhiệt được lắp đặt ở mức cao hơn các ống thu gom. Nước nóng dâng lên và đi vào đầu cuộn dây trao đổi nhiệt.

Hạ nhiệt khi tiếp xúc với nước máy, chất làm mát của bộ thu năng lượng mặt trời rơi xuống và lại di chuyển vào các đường ống được làm nóng bởi mặt trời.

Sự tuần hoàn tự nhiên của nước nóng và làm mát giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng máy bơm đặc biệt hoặc các thiết bị điện khác.

Bạn có thể tạo phiên bản đơn giản nhất của hệ thống như vậy từ các vật liệu có sẵn: ống có đường kính khác nhau, tấm kim loại làm đế. Giá đỡ mà đế được gắn vào có thể được làm từ một góc hoặc các thành phần kim loại khác.

Trong phiên bản thu năng lượng mặt trời tự chế này, các đường ống được hàn vào đế kim loại và một tấm ván dày được sử dụng làm khung.

Thông thường, phần hệ thống ở bên ngoài được sơn màu đen để tăng khả năng hấp thụ nhiệt. Đế có ống được cố định sao cho bạn có thể thay đổi góc nghiêng của nó.

Tất cả những gì còn lại là lắp đặt một bể trao đổi nhiệt, đặt một cuộn dây vào đó và kết nối các bộ phận của hệ thống với nhau cũng như với hệ thống cấp nước và/hoặc hệ thống sưởi ấm.

Công nghệ chi tiết để sản xuất bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm được mô tả trong bài viết này.

Các mô hình thu năng lượng mặt trời công nghiệp có năng suất cao hơn nhiều so với các mô hình “tự chế” và có thể hoạt động quanh năm, nhưng chi phí của một hệ thống như vậy có thể khá cao

Tất nhiên, các bộ thu năng lượng mặt trời công nghiệp hiện đại phức tạp hơn và hoạt động hiệu quả hơn. Một số thiết bị sử dụng freon làm chất làm mát, cho phép bạn thu được năng lượng nhiệt ngay cả khi thời tiết lạnh.

Các đơn vị công nghiệp có thể được trang bị ống chân không, khối có tế bào quang điện, cảm biến nhiệt độ, hệ thống điều khiển tự động, v.v. Chi phí của một nhà sưu tập như vậy có thể khá ấn tượng.

#3: Khai thác năng lượng gió

Máy phát điện gió là thiết bị đã được biết đến từ lâu và khá phổ biến đối với những người yêu thích năng lượng thân thiện với môi trường. Đây là một thiết bị khá cồng kềnh, đặc biệt nếu các cánh quạt gió quay theo mặt phẳng nằm ngang. Vì vậy, những phiên bản có lưỡi dọc được ưa chuộng hơn.

Máy phát điện gió là sản phẩm khá cồng kềnh nên được lắp đặt ở khu vực thoáng đãng, có gió thổi tốt. Một thiết bị như vậy có thể đáp ứng hoàn toàn nhu cầu điện của một ngôi nhà riêng.

Cối xay gió được đặt trên giá đỡ cao và bền chắc. Chuyển động của các cánh quạt được truyền tới máy phát điện và năng lượng thu được sẽ được lưu trữ trong pin. Điện sau đó được chuyển đến hệ thống điện bên trong nhà hoặc được sử dụng theo cách khác.

Một cối xay gió tự chế có thể đáp ứng nhu cầu điện của một ngôi nhà mùa hè nhỏ:

Công nghiệp mô hình máy phát điện gió hiện đại thường được trang bị bảng điều khiển điện tử tiện lợi.

Các thiết bị tự chế được chế tạo theo sơ đồ và bản vẽ khá đơn giản. Trên Internet, bạn có thể tìm thấy nhiều tùy chọn thuộc nhiều loại và loại khác nhau. Bạn cần chọn một nơi thuận tiện để đặt cấu trúc như vậy, nơi có gió mạnh thổi và thiết bị sẽ không làm phiền bất cứ ai. Các lưỡi dao được gắn càng cao thì càng tốt.

Tua bin gió di động Uprise có kích thước tương đối nhỏ gọn, khi lắp ráp có thể vận chuyển trên đường công cộng

Cách đây không lâu công ty Gây bất ngờ trình bày một sự phát triển ban đầu - một tuabin gió được cài đặt trên nền tảng di động.Nếu muốn, thiết bị có thể được lắp ráp thành kích thước nhỏ gọn, sau đó vận chuyển bằng xe SUV thông thường và lắp đặt ở vị trí khác.

Công suất của tuabin gió di động Uprise là 50 kW. Theo các chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng thay thế, điều này là khá đủ để cung cấp điện cho một ngôi nhà tư nhân không lớn nhất và thậm chí có thể chia sẻ lượng điện dư thừa với hàng xóm.

Một lựa chọn thậm chí còn độc đáo hơn để chuyển đổi năng lượng gió thành kilowatt là máy bay Sức mạnh Makani.

Makani Power là máy bay cho phép bạn nâng một bộ tua-bin gió nhỏ lên độ cao đáng kể và thu được lượng điện tối đa

Đây là một biến thể mang tính khoa học cao của loại diều có gắn các tua-bin gió nhỏ. Ý tưởng là đưa máy phát điện lên tầng khí quyển phía trên, nơi tốc độ luồng không khí cao hơn nhiều so với mặt đất. Năng lượng chảy xuống dây cáp, dây cáp này cũng có chức năng như sợi dây giữ “con diều”.

Tổng quan thú vị về sửa chữa máy phát điện gió SF-600-5 (Trung Quốc) cho phép bạn biết ý tưởng về các vấn đề có thể xảy ra với các thiết bị hạng phổ thông:

Những ý tưởng thú vị để tự làm cối xay gió được mô tả trong bài viết - Cách làm máy phát điện gió bằng tay của chính bạn: thiết bị, nguyên lý hoạt động + sản ​​phẩm tự chế tốt nhất

#4: Sưởi ấm bằng bơm nhiệt

Những thiết bị này từ lâu đã tự hào về vị trí trong dòng thiết bị sản xuất năng lượng thân thiện với môi trường. Máy bơm nhiệt hoạt động tương tự như tủ lạnh hoặc máy điều hòa không khí, nhưng ngược lại.

Các thiết bị loại này được sử dụng chủ yếu để sưởi ấm ngôi nhà, cũng như để đun nóng nước.Mặc dù có những mẫu máy có thể đáp ứng thành công nhiệm vụ của máy điều hòa không khí trong mùa hè.

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt dựa trên sự hấp thụ năng lượng nhiệt tiềm năng thấp thành nhiệt năng tập trung cao thế. Thiết bị nối đất với nước khó lắp đặt nhưng hiệu quả

Các hệ thống như vậy sử dụng năng lượng không khí, nhiệt đất và nước làm nguồn nhiệt. Năng lượng có ở khắp mọi nơi, nhưng ở những nguồn tài nguyên này nó có tiềm năng thấp. Mạch ngoài của bơm nhiệt thu thập những mảnh năng lượng nhiệt rải rác này và di chuyển chúng vào hệ thống.

Để chuyển đổi năng lượng sang trạng thái tiềm năng cao, người ta sử dụng chất làm lạnh, thường là freon. Nó hấp thụ năng lượng nhận được, nóng lên và đi vào máy nén. Ở đây chất làm lạnh được nén và đi qua thiết bị bay hơi vào bộ trao đổi nhiệt của mạch sưởi bên trong.

Chất làm mát hấp thụ năng lượng nhiệt tập trung và freon đi qua thiết bị bay hơi và trở về trạng thái lỏng. Bây giờ nó nhận được năng lượng tiềm năng thấp, nóng lên, v.v.

Tùy thuộc vào nguồn năng lượng nhiệt, cũng như loại chất làm mát, loại bơm nhiệt được chọn: “nước-đất”, "nước nước", “không khí-nước”, “không khí” và như thế. Sử dụng một thiết bị như vậy, bạn không chỉ có thể thực hiện sưởi ấm nước truyền thống mà còn có thể sưởi ấm không khí.

Nhiều thợ thủ công đã thành công trong việc sản xuất độc lập một đơn vị như vậy, các lựa chọn thú vị được mô tả trong các bài viết sau:

1. Cách làm máy bơm nhiệt bằng tay của chính bạn từ tủ lạnh cũ: bản vẽ, hướng dẫn và mẹo lắp ráp
2. Máy bơm nhiệt địa nhiệt tự làm để sưởi ấm ngôi nhà: thiết bị, thiết kế, tự lắp ráp

Khai thác nhiệt từ mặt đất không phải là nhiệm vụ dễ dàng nhất, vì nó đòi hỏi một khu đất rộng rãi và công việc đào bới rộng rãi. Các đường ống mạch ngoài được đặt trong hào và phủ đất. Rõ ràng là việc sử dụng trang web này sẽ bị hạn chế trong tương lai.

Bộ phận bơm nhiệt không khí-nước ngoài trời chỉ cần được lắp đặt ở một địa điểm thích hợp, nhưng thiết bị như vậy có thể không hiệu quả lắm ở nhiệt độ bên ngoài thấp

Nhưng bằng cách này, có thể đảm bảo nhiệt độ ổn định của chất làm mát ở mạch bên ngoài và đây là điều kiện quan trọng để bơm nhiệt hoạt động thành công. Sẽ rất thuận tiện nếu có ao gần nhà, mạch bên ngoài có thể ngâm trong nước mà không gặp vấn đề gì. Để thay thế cho hồ chứa, giếng nước được sử dụng.

Để lấy nhiệt từ không khí, người ta không sử dụng các ống có chất làm mát bằng chất lỏng mà sử dụng quạt mạnh để bơm không khí vào bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ không khí bên ngoài gần như không ổn định như trong các phương án sử dụng nước hoặc đất, nhưng việc chọn vị trí đặt thiết bị và thực hiện lắp đặt dễ dàng hơn nhiều.

Thật không may, những thiết bị như vậy không hiệu quả ở các khu vực phía Bắc, vì không thể sưởi ấm ngay cả ở nhiệt độ bên ngoài -20 độ. Vấn đề được giải quyết bằng cách kết hợp hai hệ thống sưởi ấm khác nhau.

#4: Biogas trong công tác truyền thông

Chất thải là một nguồn tài nguyên thú vị khác để tạo ra năng lượng nhiệt. Khi xử lý chất thải với sự trợ giúp của vi khuẩn kỵ khí, các chất như metan, hydro sunfua, carbon dioxide và một lượng tạp chất nhất định sẽ được giải phóng.

Hỗn hợp khí này được gọi là khí sinh học và cũng có thể được coi là nguồn năng lượng thay thế hiện đại.

Để xử lý trong máy phát điện sinh học, người ta thường sử dụng hỗn hợp chất thải thực vật và động vật với nước. Độ ẩm của khối phải là 88-96% tùy theo thời gian trong năm

Tất nhiên, chất dễ cháy này không được lấy từ chất chứa trong cống. Với mục đích này, chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật hoặc thực vật được sử dụng. Chúng được đặt trong một thùng chứa đặc biệt, rất bền và luôn kín khí. Nuôi cấy vi khuẩn cũng được tải ở đó.

Một máy khoan được lắp đặt bên trong thiết bị để trộn khối lượng sinh học. Điều này sẽ làm tăng tốc độ phản ứng và làm cho máy phát điện hoạt động hiệu quả hơn.

Khối lượng dùng để chế biến được pha loãng với nước, nước này phải được đun nóng đến khoảng 40°C.Vào mùa hè cần bổ sung nhiều nước hơn nhưng vào mùa đông độ ẩm của sinh khối có thể lên tới khoảng 90%.

Để duy trì nhiệt độ thoải mái cho sự sống của vi sinh vật, thùng chứa máy phát điện sinh học được phủ bằng vật liệu cách nhiệt. Tất cả nguyên liệu ban đầu được nạp qua cổ, sau đó được đóng chặt lại. Khí sinh học tích tụ ở phần trên của thiết bị và được thoát ra khỏi thiết bị qua một đường ống đặc biệt.

Để thuận tiện, tiết kiệm không gian và an toàn, hầm biogas được đặt ngầm, việc phân phối khí được thực hiện thông qua đệm nước, cần đảm bảo gia nhiệt cho sinh khối (+)

Chất thải tái chế được dỡ qua một đường ống riêng, nó đại diện cho một loại phân bón có giá trị có thể được sử dụng tại chỗ. Một điểm quan trọng khi tự tạo máy phát điện sinh học là sự an toàn. Vì khí liên tục tích tụ trong bình chứa nên áp suất ở đó không ngừng tăng lên.

Quá trình tự tạo máy phát điện sinh học từ thùng kim loại được mô tả trong video này:

Nếu quá trình này không được kiểm soát, thiết bị có thể phát nổ. Việc đặt máy phát điện sinh học dưới lòng đất được coi là an toàn hơn so với đặt trên bề mặt. Cần đảm bảo lựa chọn liên tục khí thu được từ bình chứa để bình thường hóa áp suất.

Hỗn hợp khí cũng phải được xử lý cẩn thận. Chất dễ cháy này có mùi hăng, khó chịu, nếu hít phải có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.

Ngoài các nguồn năng lượng tự do được mô tả ở trên, còn có các giải pháp kỹ thuật thú vị có nhiều triển vọng thực tế:

Mục đích và ứng dụng của máy nhiệt điện

Các thiết bị loại này đã được biết đến từ giữa thế kỷ trước. Chúng cho phép bạn chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện. Một phiên bản hiện đại của máy phát nhiệt sản xuất công nghiệp được thiết kế để lắp đặt trên nồi hơi gas hoặc bếp củi đốt lâu có công suất ít nhất 200 W.

Một trong những lựa chọn máy phát nhiệt nổi tiếng và phổ biến nhất trong cuộc sống hàng ngày hoạt động song song với đèn dầu hỏa:

Một thiết bị như vậy cho phép bạn nhận được khoảng 150 kW/h điện mỗi tháng vào mùa đông, khi các thiết bị sưởi hoạt động liên tục.

Bạn có thể coi đó như một phương án bổ sung kết hợp với các tấm pin mặt trời hoặc như một cách bù đắp cho những lần mất điện thường xuyên.

Ngoài ra còn có các mô hình cắm trại của máy tạo nhiệt có thể xử lý năng lượng nhiệt của một đám cháy thông thường. Chúng có thể được sử dụng trong quá trình xây dựng ở những nơi không có điện để thay thế cho máy phát điện chạy bằng nhiên liệu hóa lỏng.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video sẽ giới thiệu cho bạn các tùy chọn phổ biến nhất để lắp đặt được cung cấp bởi các nguồn năng lượng thay thế:

Hạn chế đáng kể duy nhất của các phương pháp tạo ra năng lượng thay thế là chi phí thiết bị và lắp đặt cao. Sự phát triển công nghệ cao mang lại hiệu quả, tiện lợi và không tốn kém. Tuy nhiên, khoản đầu tư sẽ được đền đáp theo thời gian. Và đối với những người thích mày mò thì luôn có những lựa chọn dành cho DIY.

Hãy cho chúng tôi biết suy nghĩ của bạn về việc sử dụng năng lượng thay thế cho ngôi nhà của bạn? Chia sẻ ý kiến ​​của bạn, tham gia thảo luận và đặt câu hỏi. Bạn có thể để lại ý kiến ​​​​ở mẫu dưới đây.