Energía alternativa hágalo usted mismo para su hogar: una revisión de las mejores tecnologías ecológicas
Las reservas de combustibles fósiles no son ilimitadas, y los precios de la energía están en constante crecimiento. De acuerdo, sería bueno usar fuentes alternativas de energía en lugar de las tradicionales, para no depender de los proveedores de gas y electricidad en su región. ¿Pero no sabes por dónde empezar?
Le ayudaremos a lidiar con las principales fuentes de energía renovable: en este material examinamos las mejores tecnologías ecológicas. La energía alternativa puede reemplazar las fuentes de energía convencionales: con sus propias manos puede organizar una instalación muy efectiva para su producción.
En nuestro artículo, se consideran métodos simples para ensamblar una bomba de calor, un generador eólico y paneles solares, y se seleccionan ilustraciones fotográficas de las etapas individuales del proceso. Para mayor claridad, el material está equipado con videos sobre la producción de instalaciones ecológicas.
El contenido del artículo:
Fuentes populares de energía renovable
Las "tecnologías verdes" reducirán significativamente los gastos de los hogares mediante el uso de fuentes prácticamente gratuitas.
Desde la antigüedad, las personas usaban mecanismos y dispositivos en la vida cotidiana, cuya acción tenía como objetivo convertir las fuerzas de la naturaleza en energía mecánica. Un vívido ejemplo de esto son los molinos de agua y los molinos de viento.
Con la llegada de la electricidad, la presencia de un generador permitió que la energía mecánica se convirtiera en energía eléctrica.
Hoy, una cantidad significativa de energía es generada precisamente por complejos eólicos y centrales hidroeléctricas.Además del viento y el agua, las personas pueden acceder a fuentes como los biocombustibles, la energía de las entrañas de la tierra, la luz solar, la energía de los géiseres y volcanes, y la fuerza de las mareas.
En la vida cotidiana, los siguientes dispositivos son ampliamente utilizados para las energías renovables:
El alto costo tanto de los dispositivos en sí como del trabajo de instalación detiene a muchas personas en el camino de recibir energía aparentemente libre.
La recuperación de la inversión puede llegar a 15-20 años, pero esta no es una razón para privarse de las perspectivas económicas. Todos estos dispositivos se pueden fabricar e instalar de forma independiente.
Paneles solares hechos a mano
Un panel solar terminado cuesta mucho dinero, por lo que no todos pueden permitirse comprarlo e instalarlo. Con la fabricación independiente del panel, los costos pueden reducirse en 3-4 veces.
Antes de comenzar a diseñar un panel solar, debe descubrir cómo funciona todo.
El principio de funcionamiento del sistema de energía solar.
Comprender el propósito de cada uno de los elementos del sistema nos permitirá presentar su trabajo como un todo.
Los componentes principales de cualquier sistema de energía solar:
- Panel solar Este es un complejo de elementos conectados en una sola unidad que convierte la luz solar en una corriente de electrones.
- Las pilas Uno recargable bateríasdurante mucho tiempo no es suficiente, por lo que el sistema puede contar hasta una docena de dichos dispositivos. La cantidad de baterías está determinada por el consumo de energía. La cantidad de baterías se puede aumentar en el futuro agregando la cantidad requerida de paneles solares al sistema;
- Controlador de carga solar. Este dispositivo es necesario para garantizar la carga normal de la batería. Su objetivo principal es evitar la recarga de la batería.
- Inversor. El dispositivo requerido para convertir la corriente. Las baterías producen corriente de bajo voltaje, y el inversor la convierte en la corriente requerida para la potencia de salida funcional de alto voltaje. Para la casa, un inversor con una potencia de 3-5 kW será suficiente.
La característica principal de los paneles solares es que no pueden generar corriente de alto voltaje. Un elemento separado del sistema es capaz de generar un voltaje de corriente de 0.5-0.55 V. Una batería solar es capaz de generar un voltaje de corriente de 18-21 V, que es suficiente para cargar una batería de 12 voltios.
Si el inversor, las baterías recargables y el controlador de carga se compran mejor preparados, entonces es muy posible fabricar baterías solares usted mismo.
Hacer paneles solares
Para la fabricación de baterías, es necesario comprar células solares en monocristales o policristales.Cabe señalar que la vida útil de los policristales es mucho más corta que la de los cristales individuales.
Además, la eficiencia de los policristales no supera el 12%, mientras que este indicador para cristales individuales alcanza el 25%. Para hacer un panel solar, debe comprar al menos 36 de estos elementos.
Paso # 1 - Montaje de la carcasa del panel solar
El trabajo comienza con la fabricación de la vivienda; para esto, se requerirán los siguientes materiales:
- Bloques de madera
- Contrachapado
- Plexiglás
- Tablero de fibra
Es necesario cortar la parte inferior de la caja de madera contrachapada e insertarla en el marco de barras de 25 mm de espesor. El tamaño del fondo está determinado por el número de células solares y su tamaño.
A lo largo de todo el perímetro del marco en las barras con un paso de 0.15-0.2 m, es necesario perforar agujeros con un diámetro de 8-10 mm. Son necesarios para evitar el sobrecalentamiento de las celdas de la batería durante el funcionamiento.
Paso # 2 - conectando los elementos del panel solar
De acuerdo con el tamaño del caso, es necesario usar un cuchillo de oficina para cortar el sustrato para las células solares del tablero de fibra. Con su dispositivo, también es necesario prever la presencia de orificios de ventilación dispuestos cada 5 cm de forma cuadrada. La caja terminada debe pintarse y secarse dos veces.
Las células solares deben colocarse boca abajo sobre un sustrato de tablero de fibra y soldarse. Si los productos terminados ya no estaban equipados con conductores soldados, entonces el trabajo se simplifica enormemente. Sin embargo, el proceso de desoldadura aún no se ha completado.
Debe recordarse que la conexión de elementos debe ser consistente. Inicialmente, los elementos deben estar conectados en filas, y solo entonces las filas terminadas deben combinarse en un complejo mediante la conexión a barras de distribución activas.
Una vez finalizado, los elementos deben girarse, colocarse como deberían y fijarse en su lugar con silicona.
Luego debe verificar el valor del voltaje de salida. Aproximadamente debe estar dentro de 18-20 V. Ahora la batería debe funcionar durante varios días, verifique la capacidad de carga de la batería. Solo después de la supervisión del rendimiento se sellan las juntas.
Paso # 3 - ensamblaje del sistema de suministro de energía
Habiendo convencido de una funcionalidad impecable, es posible llevar a cabo el montaje del sistema de suministro de energía. Los cables de contacto de entrada y salida deben sacarse para la conexión posterior del dispositivo.
La cubierta debe cortarse de plexiglás y fijarse con tornillos a los lados del cuerpo a través de agujeros pretaladrados.
En lugar de células solares, se puede utilizar un circuito de diodos con diodos D223B para hacer una batería. Un panel de 36 diodos conectados en serie es capaz de entregar un voltaje de 12 V.
Los diodos primero deben empaparse en acetona para eliminar la pintura. En un panel de plástico, taladre agujeros, inserte diodos y conéctelos. El panel terminado debe colocarse en una carcasa transparente y sellarse.
Reglas básicas para instalar un panel solar
La eficiencia de todo el sistema depende de la correcta instalación de la batería solar.
Al instalar, debe tener en cuenta los siguientes parámetros importantes:
- Sombreado Si la batería está a la sombra de árboles o estructuras más altas, no solo no funcionará normalmente, sino que también puede fallar.
- Orientación Para obtener la máxima luz solar en las fotocélulas, la batería debe dirigirse hacia el sol. Si vives en el hemisferio norte, entonces el panel debe estar orientado hacia el sur, si está en el sur, y viceversa.
- Inclinación Este parámetro está determinado por la ubicación geográfica. Los expertos recomiendan instalar el panel en un ángulo igual a la latitud geográfica.
- Disponibilidad Es necesario controlar constantemente la limpieza de la parte frontal y a tiempo para eliminar una capa de polvo y suciedad. Y en invierno, el panel debe limpiarse periódicamente de nieve adherente.
Es aconsejable que durante el funcionamiento del panel solar, el ángulo de inclinación no sea constante. El dispositivo funcionará al máximo solo en el caso de la luz solar directa dirigida directamente a su cubierta.
En verano es mejor colocarlo en una pendiente de 30º hacia el horizonte. En invierno, se recomienda elevar e instalar a 70º.
Bombas de calor para calentar
Las bombas de calor son una de las soluciones tecnológicas más avanzadas para obtener energía alternativa para tu hogar No solo son los más convenientes, sino también ecológicos.
Su operación reducirá significativamente los costos asociados con el pago de enfriamiento y calefacción de las instalaciones.
Clasificación de la bomba de calor
Clasifico las bombas de calor por el número de circuitos, la fuente de energía y el método de producción.
Dependiendo de las necesidades finales, las bombas de calor pueden ser:
- Uno, dos o tres circuitos;
- Condensador simple o doble;
- Con posibilidad de calefacción o con posibilidad de calefacción y refrigeración.
Según el tipo de fuente de energía y el método de producción, se distinguen las siguientes bombas de calor:
- El suelo es agua. Se utilizan en una zona de clima templado con calentamiento uniforme de la tierra, independientemente de la época del año. Para la instalación, use un colector o sonda, dependiendo del tipo de suelo. Para perforar pozos poco profundos, no se requiere obtener permisos.
- Aire - agua. El calor se acumula del aire y se envía para calentar el agua. La instalación será apropiada en zonas climáticas con una temperatura invernal de al menos -15 grados.
- Agua - agua. La instalación se debe a la presencia de cuerpos de agua (lagos, ríos, aguas subterráneas, pozos, tanques de sedimentación). La eficiencia de una bomba de calor de este tipo es muy impresionante, debido a la alta temperatura de la fuente en la estación fría.
- El agua es aire. En este paquete, los mismos depósitos actúan como fuente de calor, pero al mismo tiempo, el calor se transfiere directamente a través del compresor al aire utilizado para calentar las habitaciones. En este caso, el agua no actúa como refrigerante.
- El suelo es aire. En este sistema, el conductor del calor es el suelo. El calor del suelo a través del compresor se transfiere al aire.Los líquidos no congelantes se utilizan como portadores de energía. Este sistema se considera el más universal.
- Aire - aire. El funcionamiento de este sistema es similar al funcionamiento de un aire acondicionado que puede calentar y enfriar una habitación. Este sistema es el más barato, ya que no requiere excavación ni tuberías.
Al elegir el tipo de fuente de calor, debe centrarse en la geología del sitio y la posibilidad de una excavación sin obstáculos, así como la disponibilidad de espacio libre.
Con la escasez de espacio libre, tendrá que abandonar las fuentes de calor, como la tierra y el agua, y tomar calor del aire.
El principio de funcionamiento de la bomba de calor.
El principio de funcionamiento de las bombas de calor se basa en el uso del ciclo de Carnot, que como resultado de una fuerte compresión del refrigerante proporciona un aumento de la temperatura.
Por el mismo principio, pero con el efecto contrario, la mayoría de los dispositivos de control de clima con unidades de compresores (refrigerador, congelador, aire acondicionado) funcionan.
El ciclo de trabajo principal, que se implementa en las cámaras de estas unidades, sugiere el efecto contrario: como resultado de una fuerte expansión, el refrigerante se contrae.
Es por eso que uno de los métodos más asequibles para fabricar una bomba de calor se basa en el uso de unidades funcionales separadas utilizadas en equipos climáticos.
Entonces, para la fabricación de una bomba de calor, se puede usar un refrigerador doméstico. Su evaporador y condensador desempeñarán el papel de intercambiadores de calor que toman calor del medio y lo dirigen directamente al calor del refrigerante que circula en el sistema de calefacción.
Montaje de una bomba de calor a partir de materiales improvisados.
Usando electrodomésticos viejos, o más bien, sus componentes individuales, puede ensamblar independientemente una bomba de calor. Cómo se puede hacer esto, lo consideraremos más a fondo.
Paso # 1 - preparando el compresor y el condensador
El trabajo comienza con la preparación de la parte del compresor de la bomba, cuyas funciones se asignarán a la unidad correspondiente del aire acondicionado o el refrigerador. Esta unidad se debe fijar con una suspensión suave en una de las paredes de la sala de trabajo donde sea conveniente.
Después de eso, es necesario hacer un condensador. Un tanque de acero inoxidable de 100 litros es ideal para esto. Es necesario montar una bobina en él (puede tomar una tubería de cobre terminada de un viejo aire acondicionado o refrigerador.
Con un molinillo, el tanque preparado debe cortarse longitudinalmente en dos partes iguales; esto es necesario para instalar y fijar la bobina en el cuerpo del condensador futuro.
Después de instalar la bobina en una de las mitades, ambas partes del tanque deben estar conectadas y soldadas juntas para obtener un tanque cerrado.
Tenga en cuenta que al soldar necesita usar electrodos especiales, y aún mejor usar soldadura de argón, solo puede proporcionar la máxima calidad de la costura.
Paso # 2 - haciendo el vaporizador
Para hacer el evaporador, necesitará un tanque de plástico sellado con un volumen de 75-80 litros, en el que deberá colocar una bobina de una tubería con un diámetro de ¾ de pulgada.
Las roscas deben estar enroscadas en los extremos de la tubería para garantizar una conexión posterior a la tubería. Una vez que se completa el ensamblaje y se verifica el sello, el evaporador debe fijarse a la pared de la sala de trabajo utilizando los soportes del tamaño apropiado.
La finalización del montaje es mejor dejarla a un especialista. Si parte del ensamblaje se puede hacer de forma independiente, un profesional debe trabajar con la soldadura de tuberías de cobre y la inyección de refrigerante. El ensamblaje de la parte principal de la bomba termina con la conexión de baterías de calentamiento y un intercambiador de calor.
Cabe señalar que este sistema es de baja potencia. Por lo tanto, será mejor si la bomba de calor se convierte en una parte adicional del sistema de calefacción existente.
Paso # 3 - organizar y conectar un dispositivo externo
Como fuente de calor, el agua de un pozo o pozo es la más adecuada. Nunca se congela e incluso en invierno su temperatura rara vez cae por debajo de los +12 grados. Se requerirán dos de esos pozos.
El agua se extraerá de un pozo con el suministro posterior al evaporador.
A continuación, las aguas residuales se descargarán en el segundo pozo. Queda por conectar todo esto a la entrada al evaporador, a la salida y al sello.
En principio, el sistema está listo para funcionar, pero para su plena autonomía, se requerirá un sistema de automatización que monitoree la temperatura del refrigerante en movimiento en los circuitos de calefacción y la presión del freón.
Al principio, puede hacerlo con un arrancador ordinario, pero debe tenerse en cuenta que iniciar el sistema después de apagar el compresor se puede hacer después de 8-10 minutos; este tiempo es necesario para igualar la presión del freón en el sistema.
Dispositivo y uso de aerogeneradores.
La energía eólica también fue utilizada por nuestros antepasados. Desde aquellos días, en principio, nada ha cambiado.
La única diferencia es que las piedras de molino del molino son reemplazadas por un generador y una unidad, lo que proporciona la conversión de la energía mecánica de las cuchillas en energía eléctrica.
La instalación de un generador eólico se considera económicamente viable si la velocidad media anual del viento supera los 6 m / s.
La instalación se realiza mejor en colinas y llanuras, los lugares ideales son las costas de ríos y grandes reservorios lejos de varios servicios públicos.
Clasificación del generador eólico
La clasificación de los generadores eólicos depende de los siguientes parámetros principales:
- Dependiendo de la ubicación del eje, puede haber giros verticales y horizontal. El diseño horizontal proporciona la capacidad de rotar automáticamente la parte principal para buscar viento. El equipo principal de un generador eólico vertical está ubicado en el suelo, por lo que es más fácil de mantener, mientras que la eficiencia de las aspas ubicadas verticalmente es menor.
- Dependiendo del número de cuchillas distinguir generadores eólicos de una, dos, tres y múltiples palas. Los generadores eólicos de múltiples palas se usan con un bajo flujo de aire, rara vez se usan debido a la necesidad de instalar una caja de engranajes.
- Dependiendo del material utilizado para hacer las cuchillas, las cuchillas pueden ser navegando y duro. Las palas de navegación son fáciles de fabricar e instalar, pero requieren un reemplazo frecuente, ya que fallan rápidamente bajo la influencia de ráfagas repentinas de viento.
- Dependiendo de la inclinación del tornillo, distinga mutable y pasos fijos. Usando un paso variable, se puede lograr un aumento significativo en el rango de velocidad de operación del generador eólico, pero esto conducirá a una complicación inevitable de la estructura y un aumento en su masa.
La potencia de todos los tipos de dispositivos que convierten la energía eólica en un análogo eléctrico depende del área de las palas.
Dispositivo generador de viento
Los siguientes elementos básicos están presentes en cualquier turbina eólica:
- Cuchillasgirando bajo la influencia del viento y proporcionando el movimiento del rotor;
- Generadorque produce corriente alterna;
- Controlador de la cuchilla, es responsable de la formación de corriente alterna en corriente continua, que se requiere para cargar las baterías;
- Baterias recargablesson necesarios para la acumulación y ecualización de energía eléctrica;
- Inversor, realiza la conversión inversa de corriente continua en corriente alterna, desde la cual funcionan todos los electrodomésticos;
- Mástil, es necesario para levantar las aspas sobre la superficie de la tierra hasta alcanzar la altura de movimiento de las masas de aire.
Con este generador cuchillas de rotación y el mástil se consideran las partes principales del generador eólico, y todo lo demás son componentes adicionales que garantizan un funcionamiento confiable y autónomo del sistema en su conjunto.
Generador de viento de baja velocidad de un generador
Se cree que este diseño es el más simple y asequible para la fabricación independiente. Puede convertirse en una fuente de energía independiente o tomar parte del poder del sistema de suministro de energía existente.
Si tiene un generador de automóvil y una batería, todas las demás partes pueden estar hechas de materiales improvisados.
Paso # 1 - Hacer una rueda de viento
Las palas se consideran una de las partes más importantes del generador eólico, ya que su diseño determina el funcionamiento de los nodos restantes. Para la fabricación de cuchillas se puede utilizar en una variedad de materiales: tela, plástico, metal e incluso madera.
Haremos cuchillas a partir de una tubería de plástico de alcantarillado. Las principales ventajas de este material son bajo costo, alta resistencia a la humedad, facilidad de procesamiento.
El trabajo se realiza en el siguiente orden:
- Se calcula la longitud de la cuchilla, mientras que el diámetro del tubo de plástico debe ser 1/5 del metraje requerido;
- Usando una sierra de calar, la tubería debe cortarse longitudinalmente en 4 partes;
- Una parte se convertirá en la plantilla para la fabricación de todas las cuchillas posteriores;
- Después de recortar la tubería, las rebabas en los bordes deben tratarse con papel de lija;
- Las cuchillas cortadas deben fijarse en un disco de aluminio preparado previamente con la fijación provista;
- También a este disco después de la alteración necesita atornillar el generador.
Tenga en cuenta que el tubo de PVC no tiene suficiente resistencia y no podrá soportar fuertes ráfagas de viento. Para la fabricación de cuchillas, es mejor usar una tubería de PVC con un espesor de al menos 4 cm.
Lejos del último papel en la magnitud de la carga está el tamaño de la cuchilla. Por lo tanto, no estará mal considerar la opción de reducir el tamaño de la cuchilla aumentando su número.
Después del montaje, equilibre la rueda de viento. Esto requiere fijarlo horizontalmente en un trípode en interiores. El montaje correcto dará como resultado la inmovilidad de la rueda.
Si se produce la rotación de las cuchillas, es necesario molerlas con un abrasivo para equilibrar la estructura.
Paso # 2 - haciendo un mástil de un generador eólico
Para la fabricación del mástil, puede usar una tubería de acero con un diámetro de 150-200 mm. La longitud mínima del mástil debe ser de 7 m. Si hay obstáculos para el movimiento de las masas de aire en el sitio, entonces la rueda del generador eólico debe elevarse a una altura que exceda el obstáculo en al menos 1 m.
Las clavijas para asegurar las estrías y el mástil deben estar hormigonados. Como extensiones, puede usar un cable de acero o galvanizado con un espesor de 6-8 mm.
Paso # 3 - reinstalando el alternador del automóvil
La alteración consiste solo en rebobinar el cable del estator, así como en la fabricación de un rotor con imanes de neodimio. Primero debe perforar los agujeros necesarios para fijar los imanes en los polos del rotor.
La instalación de imanes se realiza con polos alternos. Al finalizar el trabajo, los huecos intermagnéticos deben llenarse con resina epoxi y el rotor mismo debe envolverse con papel.
Al rebobinar la bobina, debe tener en cuenta que la eficiencia del generador dependerá del número de vueltas. La bobina debe enrollarse en un patrón trifásico en una dirección.
El generador terminado necesita ser probado, el resultado del trabajo realizado correctamente será un indicador de 30 V a 300 rpm del generador.
Paso # 4: complete el ensamblaje del generador eólico de baja velocidad
El eje giratorio del generador está hecho de una tubería con dos cojinetes montados, y la parte de la cola está cortada de hierro galvanizado con un espesor de 1,2 mm.
Antes de montar el generador en el mástil, es necesario hacer un marco, la tubería de perfil es la mejor para esto. Al realizar la fijación, debe tenerse en cuenta que la distancia mínima desde el mástil a la cuchilla debe ser superior a 0,25 m.
Para que el sistema funcione después del generador eólico, debe instalar un controlador de carga, baterías y un inversor.
La capacidad de la batería está determinada por la potencia del generador eólico.Este indicador depende del tamaño de la rueda del viento, el número de palas y la velocidad del viento.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Producción de un panel solar con una caja de plástico, una lista de materiales y el orden de trabajo.
Principio de funcionamiento y visión general de las bombas geotérmicas.
Reequipamiento del autogenerador y fabricación de un generador eólico de baja velocidad hágalo usted mismo
Una característica distintiva de las fuentes de energía alternativas es su respeto al medio ambiente y seguridad.
La baja potencia de las instalaciones y la conexión a ciertas condiciones del terreno permiten la operación eficiente de sistemas combinados de fuentes tradicionales y alternativas.
¿Utiliza su hogar energía alternativa como fuente de calor y electricidad? ¿Has construido tú mismo un generador eólico o has hecho paneles solares? Por favor comparta su experiencia en los comentarios a nuestro artículo.
No es tan simple, por supuesto, como se describe, y de hecho no es fácil de describir. La idea de usar una rueda de agua definitivamente no es atractiva. Para usar la energía del agua necesitas vivir justo en un río ruidoso. La rueca constantemente crujirá cerca de la casa, y el agua hará ruido, molestará con el tiempo. Tiendo solo a los molinos de viento, realmente no se molestan con los sonidos y no oscurecen el área. Les habría hecho todo el territorio cerca de la casa. O usaría paneles solares, son los más simples y poco exigentes de mantener. Porque puedes invertir en ellos de una vez.
Muy interesado en la instalación de generadores eólicos. ¿Tiene sentido instalarlos en el área de Moscú y la región de Moscú? ¿O debido a los muchos edificios será económicamente no rentable (la energía recibida debería ser suficiente para una pequeña casa de campo)? ¿Puede aconsejar a los principales fabricantes de turbinas eólicas y también describir qué buscar al elegir una turbina eólica?
Hola También estaba interesado en este tema y, según los cálculos, se llegó a la conclusión de que, como fuente adicional de energía, sin abandonar la principal, esta opción es bastante digna de consideración en cualquier localidad. Pero aquí nuevamente, es necesario hacer cálculos en la medida en que sea apropiado para una familia en particular, para considerar la recuperación de la inversión, el poder deseado, etc.
Aquí necesitamos un artículo completamente separado con cálculos aproximados. De acuerdo con mis cálculos personales, teniendo en cuenta los productos caseros y otras cosas, resultaron unos 200 mil rublos para la instalación llave en mano del equipo necesario. Lo cual, a nuestras tarifas, teniendo en cuenta mis beneficios, es financieramente insoportable en el futuro cercano. Los revisores elogian a Exmork, Aerogreen.