Alternativna energija za dom: pregled nestandardnih izvora energije

“Zelena energetika” privlači jednostavno svemirskim perspektivama. Iz okoliša se može potpuno besplatno dobivati neiscrpnu energiju za održavanje autonomnih sustava. Štoviše, njezin se resurs svakodnevno obnavlja bez ljudskog sudjelovanja.

No, kako bismo se pravilno koristili pravim darovima prirode, moramo znati kako rade i gdje se primjenjuju. Slažete li se?

Sve o tome kako se alternativna energija koristi za dom saznat ćete iz našeg članka. Nakon što se upoznate s informacijama koje smo iznijeli, moći ćete odabrati najprikladniju opciju za dobivanje topline ili električne energije.

Detaljno smo opisali postrojenja koja pretvaraju energiju sunca/vjetra/vode/zemlje. Kratko i najjednostavnije smo objasnili njihov princip rada. Predložene informacije pomoći će vam pri usporedbi načina i izvora dobivanja energije.

Vrste alternativnih izvora energije

Nabaviti industrijske modele suvremenih uređaja za izvlačenje toplinske ili električne energije iz okoliša nije tako teško.

Među najpopularnije opcije takve opreme spadaju:

• solarne baterije;
• solarni kolektori;
• vjetrogeneratori;
• toplinske pumpe;
• generatori bioplina.

Znanost ne stoji na mjestu, pojavljuju se sve novi modeli uređaja za dobivanje alternativne energije. Važno je ne samo odabrati prikladnu opciju, već je i pravilno instalirati. Vrlo često nije moguće proći samo s jednim uređajem. Može se kombinira korištenje različitih izvora energije.

Na primjer, solarna baterija daje više električne energije ljeti, a vjetrogenerator – zimi. Kombinacija tih dvaju uređaja omogućuje osiguravanje dovoljne količine autonomne električne energije tijekom cijele godine. Na sličan način mogu se kombinira i drugi uređaji.

#1: Korištenje solarnih panela

Ovi elementi postaju sve popularniji i raznolikiji. Prodaju se kako u obliku gotovih kompleta, tako i u obliku pojedinčanih fotoćelija. S potonjima rado rade majstori-amateri koji sve vole raditi vlastitim rukama – to je relativno jednostavan zadatak.

Da biste izradili solarnu ploču s individualnim parametrima, potrebno je nabaviti potreban broj gotovih fotoćelija i zalemiti ih u zajednički krug.

Prozirni elementi koji prekrivaju radnu površinu solarnih ploča postavljaju se na stakla visokih zgrada, ali ih se može uspješno primjenjivati i u privatnoj stambenoj izgradnji.

Razlikuju se monokristalne i polikristalne fotoćelije. Prve su produktivnije i izdržljivije, ali su učinkovite samo pod uvjetom postojanja stabilnog protoka energije. Polikristali imaju nešto niži stupanj djelotvornosti i kraći vijek trajanja, ali mogu vrlo učinkovito raditi čak i u uvjetima povećane naoblake.

Fotoćelije se postavljaju ispod sloja čvrstog prozirnog materijala kako bi mogle apsorbirati energiju i pritom ostati u potrebnom položaju. Kućište s prozirnom vanjskom površinom izgleda poput metalnog okvira. Koristi se za učvršćivanje ploča.

Ponekad se umjesto metalnog kućišta koristi drvena konstrukcija. To je manje izdržljiva, ali sasvim prihvatljiva opcija.

Paneli s fotoćelijama solarnih ploča postavljaju se na najsunčanijoj strani zgrade, obično – na krovu. Također je važno pravilno odabrati inverter i akumulatore.

Konstrukcija sa solarnim pločama prilično je glomazna, pa se najčešće postavlja izravno na krov kuće. Kućište se montira na postolje na način da se ploča s fotoćelijama može okretati, što omogućuje praćenje kretanja sunca i hvatanje više UV zraka ovisno o godišnjem dobu.

Kod obilnih oborina ploča se okreće u vertikalni položaj kako bi se spriječilo oštećenje i smanjila moguća kontaminacija. Instalacija ploča – samo je prvi korak u realizaciji takvog sustava.

Za njen punopravan rad bit će potrebno spojiti fotonaponske ćelije preko punjača na solarni inverterski sustav.

Za skladištenje dobivene električne energije bit će potrebne baterije za solarne ploče, na primjer SUNLIGHT PzS. Takvi elementi mogu se postaviti pod zemljom, na prilično velikoj dubini – do tri metra.

Pravilan odabir invertora za solarne ploče i regulatora baterija – važna je točka u osiguravanju maksimalne učinkovitosti cijelog sustava. Što su sve komponente bolje odabrane i što su specijalni izračuni kvalitetnije izvedeni, to će gubici električne energije biti manji.

Zanimljiv tip solarnih ploča – fleksibilna folijska varijanta, čiji je radni sloj nanesen na polimernu foliju. Ugrađuju se na prozorska stakla visokih zgrada, naravno, na najsunčanijoj strani.

Učinkovitost takvih elemenata nešto je niža nego kod tradicionalne varijante – samo 7%. No udobnost korištenja i ušteda prostora nadoknađuju taj nedostatak.

Uređaj Betaray za pojačanje potencijala uhvaćene sunčeve energije izgleda stylishno i moderno. Može se postaviti u dvorište privatne kuće ili na krov višekatnice.

Moderno i neobično izgleda uređaj pod nazivom Betaray. To je prilično velika staklena kugla koja poput leće skuplja sunčeve zrake i usmjerava ih prema ploči s fotonaponskim ćelijama. Instalacija se može automatski okretati kako bi dobila maksimum sunčevih zraka.

Kao rezultat, može se proći s manje fotoćelija i učiniti tok sunčevih zraka stabilnijim. Noću Betaray može apsorbirati mjesečevu i zvjezdanu svjetlost. To je malo, ali dovoljno za osiguranje kvalitetne ulične rasvjete. Sveukupno, ovaj uređaj ima impresivnu učinkovitost za solarne panele – 35%.

Korisni savjeti o odabiru, montaži i korištenju solarnih panela prikazani su ovdje:

#2: Primjena solarnih kolektora

To je modernija i produktivnija varijanta ljetnog tuša. Čak i na najskromnijoj vikendici postoji bačva s vodom koja se tijekom dana zagrijava do sasvim pristojne razine.

Ako se na krovu postavi sustav uskih cijevi kroz koje cirkulira voda, može se dobiti osjetna količina topline, potpuno opskrbljujući kuću toplom vodom, pa čak i sasvim pristojnim grijanjem.

Solarni kolektor predstavlja sustav uskih cijevi kroz koje cirkulira tekući toplinski medij. Prirodni konvekcijski procesi osiguravaju cirkulaciju vode zagrijane suncem bez upotrebe pumpe (+)

Rad ovog alternativnog izvora energije temelji se na sposobnosti vode i zraka da cirkuliraju pri zagrijavanju. Spremnik izmjenjivača topline postavlja se na višoj razini od cijevi kolektora. Zagrijana voda diže se prema gore i ulazi u gornji dio zavojnice izmjenjivača topline.

Hladeći se u dodiru s vodom iz vodovoda, rashladno sredstvo solarnog kolektora spušta se prema dolje i ponovno se kreće u cijevi koje sunce zagrijava.

Prirodna cirkulacija vode koja se zagrijava i hladi omogućuje izbjegavanje posebnih crpki ili druge električne opreme.

Najjednostavniju inačicu takvog sustava možete napraviti od dostupnih materijala: cijevi različitih promjera, metalnog lima kao podloge. Postolje na koje se pričvršćuje podloga može se izraditi od kutnika ili drugih metalnih elemenata.

U ovoj inačici domaćeg solarnog kolektora cijevi su zavarene na metalnu podlogu, a kao okvir korištena je debela daska

Obično se vanjski dio sustava boji u crno kako bi se povećala njegova sposobnost apsorpcije topline. Podloga s cijevima učvršćuje se tako da se može mijenjati kut nagiba.

Preostaje urediti spremnik izmjenjivača topline, smjestiti u njega zavojnicu i spojiti elemente sustava međusobno te s vodovodnim i/ili sustavom grijanja.

Detaljna tehnologija izrade solarnog kolektora za grijanje opisana je u ovom članku.

Industrijski modeli solarnih kolektora mnogo su učinkovitiji od “domaćih izrađevina” i mogu raditi cijele godine, ali cijena takvog sustava može biti prilično visoka.

Naravno, moderni solarni kolektori industrijske proizvodnje složeniji su i rade učinkovitije. U nekim se uređajima kao rashladno sredstvo koristi freon, koji omogućuje dobivanje toplinske energije čak i tijekom hladnoća.

Industrijske jedinice mogu biti opremljene vakuumskim cijevima, blokom s fotoćelijama, temperaturnim senzorima, sustavom automatskog upravljanja i sl. Cijena takvog kolektora može biti vrlo impresivna.

#3: Iskorištavanje energije vjetra

Vjetrogeneratori – uređaji poznati od davnina i prilično popularni među ljubiteljima ekološki čiste energije. Riječ je o prilično glomaznom uređaju, osobito ako se lopatice vjetrenjače okreću u vodoravnoj ravnini. Zato su inačice s okomito postavljenim lopaticama popularnije.

Vjetrogeneratori – prilično glomazni proizvodi koje treba postaviti na otvorenom prostoru koji je dobro izložen vjetrovima. Jedan takav uređaj može u potpunosti pokriti potrebe privatne kuće za električnom energijom.

Vjetrenjača se postavlja na visok i čvrst stup. Kretanje lopatica prenosi se na generator, a dobivena energija pohranjuje se u akumulator. Zatim se električna energija prenosi na unutarnji električni sustav kuće ili se koristi na drugi način.

Vjetrenjača vlastite izrade može pokriti potrebe za električnom energijom manje vikendice:

Industrijski modeli modernih vjetrogeneratora obično su opremljeni praktičnim elektroničkim upravljačkim uređajem.

Uređaji vlastite izrade konstruiraju se prema prilično jednostavnim shemama i nacrtima. Na internetu se može pronaći mnogo inačica najrazličitijih tipova i vrsta. Potrebno je odabrati prikladno mjesto za postavljanje takve konstrukcije, gdje puše jak vjetar i gdje uređaj nikome neće smetati. Što su lopatice više postavljene, to bolje.

Mobilna vjetroturbina Uprise relativno je kompaktnih dimenzija; u sastavljenom obliku može se prevoziti cestama javnog prometa.

Nedavno je tvrtka Uprise predstavila originalni razvoj – vjetrenu turbinu postavljenu na pokretnu platformu. Po želji se uređaj može rastaviti kako bi postao kompaktnih dimenzija, a zatim se može prevesti običnim terenskim vozilom i postaviti na drugo mjesto.

Snaga mobilne vjetroturbine Uprise iznosi 50 kW. Prema procjenama stručnjaka iz područja alternativne energije, to je sasvim dovoljno za opskrbu električnom energijom ne baš velike privatne kuće, pa čak i za dijeljenje viška električne energije sa susjedima.

Još originalnija varijanta pretvaranja energije vjetra u kilovate – letjelica Makani Power.

Makani Power – to je leteća oprema koja omogućuje podizanje skupa malih vjetroturbina na značajnu visinu i dobivanje maksimalne količine električne energije.

To je visokonaučna varijacija zmaja na kojeg su postavljene male vjetroturbine. Ideja je dostaviti generator u gornje slojeve atmosfere, gdje je brzina zračne struje znatno veća nego na tlu. Energija se prenosi niz kabel koji također obavlja funkciju užeta koje drži "zmaja".

Zanimljiv pregled popravka vjetrogeneratora SF-600-5 (Kina) omogućuje stjecanje uvida u moguće probleme s tehnikom ekonomske klase:

Zanimljive ideje samostalne izrade vjetrenjače opisane su u članku – Kako izraditi vjetrogenerator vlastitim rukama: uređaj, princip rada + najbolje domaće izrade

#4: Grijanje pomoću toplinskih pumpi

Ovi uređaji već su dugo zauzeli počasno mjesto u obitelji naprava za dobivanje ekološki čiste energije. Toplinska crpka radi otprilike isto kao hladnjak ili klima uređaj, ali samo obrnuto.

Uređaji takve vrste koriste se uglavnom za grijanje doma, kao i za zagrijavanje vode. Iako postoje modeli koji ljeti uspješno obavljaju dužnosti klima uređaja.

Princip rada toplinske crpke temelji se na apsorpciji toplinske energije niskog potencijala u koncentriranu visokopotencijalnu toplinu. Uređaji tipa “tlo-voda” složeni su za ugradnju, ali učinkoviti.

Kao izvor topline takvi sustavi koriste energiju zraka, toplinu tla i vode. Energija je svuda, ali u tim resursima ima nizak potencijal. Vanjski krug toplinske crpke prikuplja ove raspršene mrvice toplinske energije i premješta ih u sustav.

Za transformaciju energije u visokopotencijalno stanje koristi se rashladno sredstvo, obično freon. On apsorbira dobivenu energiju, zagrijava se i ulazi u kompresor. Ovdje se rashladno sredstvo sabija i kroz isparivač ulazi u izmjenjivač topline unutarnjeg kruga grijanja.

Toplinski medij apsorbira koncentriranu toplinsku energiju, a freon prolazi kroz isparivač i ponovno prelazi u tekuće stanje. Sada on prima niskopotencijalnu energiju, zagrijava se itd.

Ovisno o izvoru toplinske energije, kao i o vrsti toplinskog nosača, odabire se i tip toplinske crpke: "zemlja–voda", "voda–voda", "zrak–voda", "zrak–zrak" itd. Pomoću takvog uređaja može se ostvariti ne samo tradicionalno vodeno grijanje, nego i zračno.

Mnogi su majstori uspješno savladali samostalnu izradu takvog uređaja, a zanimljive su varijante opisane u sljedećim člancima:

1. Kako napraviti dizalicu topline vlastitim rukama od starog hladnjaka: nacrti, upute i savjeti za sastavljanje
2. Geotermalna dizalica topline vlastitim rukama za grijanje kuće: uređaj, projektiranje, samostalna montaža

Izvlačiti toplinu iz zemlje – nije najjednostavniji zadatak jer će biti potrebna prostrana zemljišna parcela i opsežni zemljani radovi. Cijevi vanjskog kruga polažu se u rovove i zatrpavaju zemljom. Jasno je da će korištenje te parcele u budućnosti biti ograničeno.

Vanjski blok toplinske crpke tipa “zrak–voda” treba jednostavno postaviti na prikladno mjesto, ali takav uređaj može biti nedovoljno učinkovit pri niskoj temperaturi vanjskog zraka.

No na taj se način može osigurati stabilna temperatura toplinskog nosača u vanjskom krugu, a to je važan uvjet za uspješan rad toplinske crpke. Vrlo je zgodno ako se u blizini kuće nalazi vodena površina; vanjski se krug može potopiti u vodu bez većih problema. Kao alternativa vodenoj površini koristi se vodena bušotina.

Za prikupljanje topline iz zraka ne koriste se cijevi s tekućim toplinskim nosačem, već snažni ventilatori koji tjeraju zrak u izmjenjivač topline. Temperatura vanjskog zraka nije ni približno tako stalna kao u varijantama s vodom ili zemljom, ali je odabir mjesta za uređaj i izvođenje montaže znatno lakši.

Nažalost, takvi su uređaji neučinkoviti u sjevernim područjima jer grijanje nije moguće već pri -20 stupnjeva temperature vanjskog zraka. Problem se rješava kombinacijom dvaju različitih sustava grijanja.

#4: Bioplin u radu sustava

Otpad – još jedan zanimljiv resurs za dobivanje toplinske energije. Preradom otpada pomoću anaerobnih bakterija oslobađaju se tvari poput metana, sumporovodika, ugljičnog dioksida i određene količine primjesa.

Tu plinsku smjesu nazivamo bioplinom; također se može smatrati suvremenim alternativnim izvorom energije.

Za preradu u biogeneratoru obično se koristi smjesa otpada biljnog i životinjskog podrijetla s vodom. Vlažnost mase treba iznositi 88–96 % ovisno o godišnjem dobu.

Naravno, ovo gorivo se ne dobiva iz kanalizacijskog sadržaja. Za to se koriste organski otpaci životinjskog ili biljnog porijekla. Smještaju se u poseban spremnik, vrlo čvrst i obavezno hermetički zatvoren. U njega se također dodaju bakterijske kulture.

Unutar uređaja ugrađuje se pužni vijak za miješanje biološke mase. To će povećati brzinu reakcije i učiniti rad generatora učinkovitijim.

Masa namijenjena preradi razrjeđuje se vodom koja mora biti zagrijana na približno 40 °C. Ljeti treba dodati više vode, ali zimi vlažnost biomase može iznositi oko 90%.

Kako bi se održala temperatura ugodna za život mikroorganizama, spremnik biogeneratora prekriva se toplinsko-izolacijskim materijalima. Svi početni materijali unose se kroz otvor koji se nakon toga čvrsto zatvara. Bioplin se nakuplja u gornjem dijelu uređaja i odvodi se kroz posebnu cijev.

Radi praktičnosti, uštede prostora i sigurnosti, bioplinske instalacije se postavljaju pod zemlju, distribucija plina se vrši kroz hidrauličku brtvu, a nužno je osigurati zagrijavanje biomase (+)

Prerađeni otpaci se ispuštaju kroz zasebnu cijev; oni predstavljaju vrijedno gnojivo koje se može koristiti na posjedu. Važna točka kod vlastite izrade biogeneratora je sigurnost. Budući da se plin stalno nakuplja u spremniku, tlak se stalno povećava.

Proces vlastite izrade biogeneratora od metalne bačve opisan je u ovom videu:

Ako se ovaj proces ne kontrolira, uređaj može jednostavno eksplodirati. Smatra se sigurnijim postaviti biogenerator pod zemlju nego na površinu. Treba osigurati stalno odvođenje proizvedenog plina iz spremnika kako bi se normalizirao tlak.

S plinskom smjesom također treba pažljivo rukovati. Ova zapaljiva tvar ima oštar i neugodan miris, a njeno udisanje može biti opasno za zdravlje ljudi.

Osim gore opisanih izvora besplatne energije, postoje i zanimljiva inženjerska rješenja koja imaju mnogo praktičnih perspektiva:

Namjena i primjena termogeneratora

Uređaji ovog tipa poznati su još od sredine prošlog stoljeća. Oni omogućuju pretvorbu toplinske energije u električnu. Moderna inačica industrijski proizvedenog termogeneratora namijenjena je ugradnji na plinske kotlove ili drvne peći dugog gorenja snage najmanje 200 W.

Jedna od najpoznatijih i najtraženijih kućanskih inačica termogeneratora radi u tandemu s petrolejskom lampom:

Takav uređaj omogućuje zimi, kada grijaći uređaji rade neprekidno, dobivanje oko 150 kWh električne energije mjesečno.

Može ga se smatrati dodatnom opcijom u kombinaciji sa solarnim pločama ili kao način kompenzacije čestih nestanaka struje.

Postoje i prijenosni modeli toplinskih generatora koji mogu prerađivati toplinsku energiju obične vatre. Mogu se koristiti tijekom gradnje tamo gdje nema struje kao alternativa generatoru na ukapljeno gorivo.

Zaključci i koristan video na temu

Video će vas upoznati s najpopularnijim opcijama instalacija koje rade na alternativnim izvorima energije:

Jedini značajan nedostatak alternativnih načina dobivanja energije jest visoka cijena opreme i montaže. Visokotehnološka rješenja učinkovita su, praktična i nisu jeftina. Ipak, ulaganja će se s vremenom isplatiti. A za ljubitelje samostalnog majstoriranja uvijek ostaju opcije za samostalnu izradu.

Iznesite svoje mišljenje o korištenju alternativne energije za dom? Podijelite svoje mišljenje, sudjelujte u raspravama i postavljajte pitanja. Komentare možete ostaviti u obrascu koji se nalazi ispod.