Альтернативная энергия дома — 3 самых выгодных источника: как сделать своими руками

Стоимость электроэнергии в России постоянно растёт, например, в Иркутской области цена киловатта выросла в 3 раза за последние пять лет (с 0,38 до 1,11 р. за кВт). Это подвигает владельцев частных домов искать альтернативные источники энергии. В данной статье рассмотрим самые популярные решения: солнечные панели, тепловой насос и ветрогенератор.

Как сделать солнечные панели

В некоторых европейских странах с помощью солнечных панелей обеспечивается электроэнергия для небольших населенных пунктов.

Принцип работы

Принцип работы данного источника энергии основан на способности фотоэлементов преобразовывать энергию солнечного света в электрическую. Такие устройства состоят из:

• Солнечных панелей. Представляют собой комплекс элементов, преобразующих поток электронов из поступающего солнечного света.
• Аккумуляторов. Обычно устанавливается несколько батарей, особенно если речь идёт о большом доме. В процессе эксплуатации можно добавить дополнительных аккумуляторов.
• Контроллеров. Такие устройства используются для обеспечения оптимальной зарядки аккумуляторов. Их функция заключается в предотвращении перегрева батарей в результате перезарядки.
• Инверторов. Предназначение этих приборов заключается в преобразовании электрического тока. АКБ генерируют ток с низким напряжением, поэтому возникает необходимость в его преобразовании с помощью инверторов. Для частного использования достаточно мощности 3-5 кВт.

В батареях, предназначенных для использования в частных домах, применяются кремниевые фотоэлементы. Существует две разновидности данных элементов:

• Поли-кристаллические. Весьма хрупкие, требуют максимально бережного обращения. Характеризуются низким КПД (10-15%), небольшим эксплуатационным периодом (до 20 лет). Единственное достоинство – дешевизна.

Наглядное отличие разновидностей фотоэлементов

• Моно-кристаллические. Характеризуются надежностью, прочностью, продолжительным сроком службы (при правильной эксплуатации до 50 лет) и высоким КПД (25-30%).
  Единственный недостаток – относительно высокая стоимость.

Схема работы солнечных панелей

Экономика получения энергии из солнца у себя дома

В большинстве регионов Российской Федерации (кроме Ленинградской области и ещё некоторых субъектов на северо-западе) количество солнечных дней преобладает над пасмурными. Поэтому использование солнечной энергии в таких регионах рационально. При затратах на оборудование среднестатистического частного дома (80 кв.м.) в 100 т.р. они окупаются за 1-2 года.

Отличительная особенность таких источников энергии заключается в том, что они не способны выдавать высокого напряжения. В среднем (зависит от конкретной модели) одна солнечная батарея выдаёт напряжение 18-21 В. Такого тока хватает для подзарядки аккумулятора на 12 вольт. Инвертор, АКБ и контроллер необходимо приобретать готовыми, ибо это довольно сложные с технической точки зрения приборы. Солнечные панели можно изготовить самостоятельно. Как сделать такой альтернативный источник энергии своими руками мы расскажем далее.

Изготовление и сборка корпуса для панелей

Примерно так должен выглядеть корпус

Для создания корпуса солнечной панели понадобятся следующие материалы:

• Бруски (размер произвольный, оптимальный 25х25 мм).
• Фанера (или подобный листовой материал, например, OSB).
• Оргстекло.
• Силикон.
• ДВП.

Из фанеры с помощью электролобзика (можно использовать ножовку, но лобзиком быстрее) вырезается днище корпуса. Размер выбирается, исходя из количества фотоэлементов и площади крыши.

Из брусков изготавливается рамка, в которую вставляются листы фанеры. По всему периметру конструкции с шагом 20-25 см сверлятся отверстия диаметром примерно 1 см. Они нужны для предотвращения перегрева конструкции при эксплуатации.

Сборка основных элементов

Из ДВП вырезается подложка по размеру корпуса, изготовленного ранее. После нарезки на листовом материале делаются вентиляционные отверстия с шагом 5-7 см. В конце корпус обрабатывается антисептиком (или специализированной пропиткой для дерева) и покрывается краской в два слоя. Такая мера нужна для предотвращения гниения древесины в результате постоянного воздействия ультрафиолетовых лучей и атмосферных осадков.

Фотоэлементы выкладываются на подложку из ДВП и производится распайка этих элементов последовательным соединением. Отдельные элементы соединяются в ряды, а затем несколько рядов объединяются в единую систему.

После спайки фотоэлементы необходимо перевернуть на другую сторону и зафиксировать силиконом. Затем с помощью мультиметра проверяется величина выходного напряжения. Оптимальное значение: 18-20 В.

Фотоэлементы в сборе

Следующий этап – тестирование. Собранные батареи подключаются на несколько дней. За этот промежуток проверяется их работоспособность. Убедившись в исправности системы, производится герметизация стыков.

Окончательная сборка системы

Первым делом все провода выводятся наружу, чтобы их можно было подключить к приборам. Из оргстекла (можно использовать обычный стеклорез) вырезается крышка. Она закрепляется к краям корпуса саморезами по металлу (у них шляпка больше, что обеспечивает большую прочность конструкции).

Солнечные элементы можно заменить на цепь из диодов типа Д223Б. Солнечная панель, с 36-ю такими диодами обеспечит напряжение около 12В. Перед сборкой конструкции необходимо удалить краску с диодов, замочив их в ацетоне. Далее размещается на пластиковой панели и производится распайка. Собранная конструкция помещается в прозрачный кожух, стыки обрабатываются герметиком.

Если мансардные перекрытия достаточно прочные, можно целиком покрыть крышу солнечными панелями.

Несколько важных правил

Чтобы обеспечить работоспособность изготовленной системы, учитывайте следующие параметры:

• Солнечные батареи нельзя располагать в тени (от деревьев или построек), в противном случае она не будет оптимально функционировать. Учитывайте это при составлении чертежа.
• Для обеспечения максимального КПД установки, фотоэлементы должны быть направлены в сторону солнца. Исходя из этого, в северном полушарии батареи необходимо направлять на юг, в южном полушарии на север.
• Панель желательно размещать под углом, равным географической широте. В таком случае солнечные лучи будут попадать на панели под оптимальным углом.
• Все элементы конструкции необходимо периодически чистить.

Оптимальное размещение пластин – на скатной крыше дома

Изготовление теплового насоса

Тепловые насосы обеспечивают отопление и горячую воду, используя грунт, воду и даже воздух.

Принцип работы и типология

Насосам необходимо электричество, следовательно, их нужно использовать в сочетании с другим источником энергии. Работают они на веществах вроде фреона. Их специфика заключается в закипании только при низких температурах. В газообразном состоянии, вещество начинает выдавать тепло. Установка состоит из трех частей: внутренний контур, внешний контур и контур насоса.

Внешний в основном закапывают в землю или опускают на дно водоема. Под воздействием внешних факторов циркулирующий фреон начинается нагреваться. Высокое давление насоса внешнего контура, превращает его в газообразное состояние. В итоге температура достигает 70С°.

Схема, наглядно объясняющая принцип работы теплового насоса.

Внутренний выполняет функцию распределителя, он разносит тепло, разогретое в насосе, по всему участку. Коллектор можно установить в любом удобном положении, как горизонтально, так и вертикально (иногда размеры участка не позволяют установить горизонтально).

Контур насоса опускают, в скважины на глубину 1-1,5 метра, предварительно пробурлив. Если же дом расположен подле озера, то прокладка теплообменника проходит в воде.  Отлично подойдет компрессор от кондиционера. 120 л бак будет конденсатором. В бак устанавливается медный змеевик, он нужен для того, чтобы по нему циркулировал фреон. Важно чтобы стенки змеевика были толстыми не менее 1мм. Если проигнорировать данный параметр, то труба при намотке может подвергнуться деформации.

Благодаря такой конструкции, вода начинает прогреваться. Пластиковая бочка объемом в 130-140 литров подойдет для испарителя. В неё монтируется еще один змеевик, а соединять первый и второй бак будет компрессор.

ПВХ труба послужит патрубком испарителя. Он выполняет функцию регулировки жидкости. Испаритель погружают в водоём. Вода непосредственно начинает обтекать его и происходит реакция – испарение фреона. В конденсаторе образуется газ и подает тепло воде, в которой находится змеевик. Помещение начинает греться за счет циркуляции теплоносителя.

Важно знать

Чтобы добиться максимального КПД от используемого прибора, учитывайте эти простые правила:

• Не обращайте внимания на температуру воды в источнике, главное ее стабильное присутствие.
• Точные термодинамические расчеты являются гарантией, что система будет продуктивно работать
• Правильная проектировка и грамотный монтаж насоса, избавят от многих проблем и обеспечат его стабильную работу.
• Мощность является самым важным показателем отопительной конструкции. Исходя из этого, чем дороже составляющие части отопительной системы, тем выше мощность.

Типы тепловых насосов.

Идеальным условием считается любой водоем, расположенный на участке.

Вариант насоса с использование воды, заметно сократит работы на земле. Эксплуатация насоса с использованием тепла земли, напротив, подразумевает немало земляных работ.

Экономика получения такой энергии

Главное отличие теплового насоса, от иных генераторов состоит в том, что до 70% энергии добывается из окружающей среды. Такая добыча энергии считается экологически чистой. Теперь рассмотрим вопрос об экономичности, сделать расчеты очень легко. Для начала посчитаем цену за 1кВт тепла, в определенном регионе.

Вот данные для расчета:

• Сухие поленья — 4,000 кВт/кг.
• Влажные поленья — 3,100 кВт/кг.
• Антрацит — 5,900 кВт/кг.
• Уголь- 3,050 кВт/кг.
• Топливо- 11,900 кВт/кг.
• Мазут — 11,000 кВт/кг.
• Газ (природный) — 11,000 кВт/м3.
• Газ (сжиженный)- 22,800 кВт/м3.

Собственно после подсчетов, надо принять существенное решение по эксплуатированию того или иного источника тепла.

Как сделать ветрогенератор

Прародителем таких устройств являются ветряные мельницы, которыми пользовались сотни лет назад. Они позволяют круглый год получать электроэнергию в любых количествах (в зависимости от мощности генератора и погодных условий).

Принцип работы

Стандартная схема работы ветрогенератора.

Ветрогенератор преобразовывает механическую энергию (получаемую за счет вращения генератора) в электроэнергию. На таком принципе основана работа, к примеру, ГЭС (только вместо ветра используется течение). Любой ветрогенератор состоит из:

• Лопастей, вращающихся элементов, приводящих ротор в движение.
• Генератора, вырабатывающего переменный ток.
• Аккумуляторных батарей, служащих средством накопления и оптимизации вырабатываемой электроэнергии.
• Контролера, призванного перерабатывать переменный ток в постоянный.
• Инвертора, преобразовывающего постоянный ток в переменный, благодаря которому функционируют бытовые приборы.
• Мачты, позволяющей поднимать лопасти на необходимую высоту.

Максимальная мощность системы зависит в большей степени от общей площади лопастей. Использование ветрогенераторов рентабельно только для регионов со среднегодовой скоростью ветра от 6 м/сек. Такие показатели имеют всего несколько субъектов РФ.

Среднегодовая скорость ветра в разных регионах РФ

Классификация ветрогенераторов

Существует несколько классификаций данных устройств:

• По расположению оси: горизонтальные и вертикальные. Первые позволяют совершать автоматизированный поворот в целях поиск ветра. Вертикальные размещаются на земле, имеют меньший КПД, но более просты в обслуживании.
• По количеству лопастей: одно-, двух-, трех- и многолопастные. Последняя разновидность предназначена для регионов с низкой среднегодовой скоростью ветра. Требует использование специального редуктора, что повышает себестоимость системы. Поэтому многолопастные ветрогенераторы применяются довольно редко.
• По материалу, из которого изготовлены лопасти: парусные и жесткие. Первые более просты в изготовлении, при этом требуют регулярной замены в связи с низкой прочностью. Жесткие лопасти дороже, сложнее в изготовлении, но более долговечны.
• По шагу винта: корректируемые и фиксируемые. Первый тип позволяет увеличить диапазон рабочих скоростей, имеет больший вес и крайне сложен в изготовлении. Фиксируемые генераторы проще и практичнее, поэтому они более популярны.

Далее мы рассмотрим, как сделать тихоходный ветрогенератор из использованного автомобильного генератора.

Создание ветрового колеса

Вариант изготовления лопастей из пластика.

Лопасти являются важнейшей частью ветронератора, так как они определяют работоспособность остальных элементов. Изготовить лопасти можно из подручных материалов: ткань, дерево, пластик, поликарбонат, металл и т.д.

Мы рассмотрим технологию изготовления из обычной канализационной ПВХ трубы. В пользу такого материала говорит его устойчивость к влаге, низкая стоимость и простота в обработке. Для изготовления лопастей делаем следующее:

1. Определяем необходимую длину лопасти. Оптимальный вариант – в 5 раз больше диаметра имеющейся трубы.
2. Распиливаем ножовкой по металлу или лобзиком трубу вдоль на 4 части. Одна из них в дальнейшем будет использована в качестве шаблона.
3. Обрабатываем края наждачной бумагой, убирая появившиеся в ходе резки заусеницы.
4. Закрепляем обработанные лопасти и генератора на алюминиевом диске.

Желательно использовать ПВХ трубу толщиной от 4 см – в таком случае лопасти будут выдерживать сильные порывы ветра. Не делайте лопасти слишком длинными – они менее прочными. Если требуется обеспечить электроснабжение для большого дома, лучше увеличить количество элементов, а не их размеры.

Изготовление мачты

Профессиональный ветрогенератор.

Как и в случае с лопастями, мачту можно изготовить из подручных средств. Мы рекомендуем воспользоваться стальной трубой диаметром не менее 15 см – такой материал достаточно прочен и прост в обработке. Минимальная длина мачты – 7 м.

Если на участке много построек или деревьев, то рекомендуется поднять колесо на 1-1,5 метра. В противном случае не будет обеспечено равномерное движение воздушных потоков. Фиксирующие колышки и мачту необходимо залить бетоном – это обеспечит их надежную фиксацию. В раствор обязательно добавлять арматуру (или другие ненужные металлические элементы).

Манипуляции с автомобильным генератором

Делаем следующее:

1. Просверливаем отверстия в генераторе, позволяющие зафиксировать магниты в полюсах ротора.
2. Устанавливаем магниты, чередуя полюса (плюс – минус – плюс и т.д.). Образовавшиеся пустоты заполняем эпоксидной смолой или подобным материалом. Ротор оборачиваем бумагой.
3. Перематываем катушку по трехфазной схеме, не меняя направление витков.

Подойдет генератор от любого автомобиля.

По завершению работ тестируем генератор. Оптимальный показатель: напряжение 25-30В при 300 об/мин. Если мощность получилась меньше, добавляем витков на катушке.

Шаг №4: завершение сборки конструкции

Поворотная ось генератора изготавливается из металлической трубы с двумя подшипниками, а хвостовая часть из оцинковки (минимальная толщина – 1,2 мм). Также создается рама, позволяющая закрепить генератор к мачте. Лучше использовать профильную трубу.

Важно: расстояние между мачтой и лопастью должно быть не менее 25 см.

Для обеспечения работоспособности системы дополнительно приобретается и устанавливается контроллер, инвертор и АКБ. Ёмкость батарей высчитывается исходя из мощности генератора, которая зависит от трёх факторов: габариты колеса, количество лопастей и среднегодовая скорость ветра.

Заключение

Задумались, какой метод альтернативного электроснабжения выбрать? Если вы живете в регионе с большим количеством ясных дней, оптимально воспользоваться солнечными батареями. Для субъектов со среднегодовой скоростью ветра от 6 м/сек рационально соорудить ветрогенератор. Тепловой насос мы посоветуем тем, у кого есть хотя бы минимальные инженерские навыки, так как подобное устройство сложно в изготовлении и обслуживании.

Альтернативные источники энергии для 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

Содержание статьи

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:

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:

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:

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.

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.

Альтернативная энергия для полного обеспечения частного дома

Взаимодействие систем

Альтернативные источники электроэнергии для дома имеют некоторые особенности работы. Например, когда светит солнце или дует ветер, соответствующие контроллеры заряжают аккумуляторы до напряжения 56 В. Если аккумуляторы уже заряжены, но выработка энергии продолжается (то есть еще светит солнце или дует ветер), то контроллеры отправляют вырабатываемую электроэнергию напрямую на ТЭНы, встроенные в буферную емкость, до разрядки аккумуляторов до 54В.

При разрядке аккумуляторов ниже 54 В вся вырабатываемая электроэнергия снова автоматически начинает подаваться на аккумуляторы для их зарядки. При достижении напряжения в них 56 В цикл повторяется.

Когда светит солнце (преимущественно в теплый период года) система солнечных коллекторов преобразует солнечную энергию в тепловую. Вырабатываемая тепловая энергия нагревает бойлер. Если температура воды в бойлере достигла 60°С, а тепловая энергия еще вырабатывается, то контролер солнечной системы перенаправляет подачу вырабатываемого тепла с бойлера на теплообменник буферной ёмкости, нагревая ее.

Пиролизный котел обеспечивает подогрев воды для радиаторного отопления и теплого пола. Также он нагревает воду в бойлере, если тепла, вырабатываемого солнечными коллекторами, не достаточно.

Таким образом любой избыток выработанной энергии будет аккумулироваться в том или ином виде, что в конечном счёте ускоряет окупаемость проекта, а сама система будет защищена от преждевременного износа (особенно это касается аккумуляторных батарей).

Мощность этих ТЭНов 4 кВт выбрана исходя из того что солнце и ветер совместно могут дать не более 4 кВт электоэнергии в час. Таким образом, ТЭНы нагревают воду в буферной емкости, которая, обладая большой теплоемкостью, может вместить большое количество теплоты и обеспечить непрерывное использование вырабатываемой энергии и максимальную эффективность установленного оборудования для производства электрической энергии.

Накопленная в буферной емкости теплота используется для производства горячей воды и поддержки системы комфортного теплого пола.

Все системы, потребляющие электроэнергию (система освещения, система кондиционирования и бытовые приборы в доме), берут ее из аккумуляторов, разряжая их. Напряжение 220 В на входе в дом обеспечивается инвертором.

для дома, квартиры, дачи своими руками

Электричество — неотъемлемая часть нашей жизни. Электрическая энергия прочно вошла в повседневную жизнь, и даже направляясь в путешествие или приобретя дом, участок, в самом глухом уголке нашей обширной страны, человек одной из первых задач, требующей решения, ставит – обеспечение себя электричеством.

Для дома

Содержание статьи

У обладателя загородного дома, даже в случае наличия традиционной системы электроснабжения, иногда появляется желание снизить расходы на оплату счетов за потребленную электрическую энергию.
Некоторые застройщики создают полностью автономную систему и становятся независимым от поставщиков электричества. Особенно актуальна такая система электроснабжения для удаленных мест, где отсутствую стационарные сети электроснабжения.
В настоящее время, благодаря развитию техники и технологий, широкое распространение получили установки, использующие в своей работе, альтернативные источники энергии, такие как: энергия солнца, ветра, воды и биотопливо.
При производстве своего электричества, используемого для электроснабжения дома, могут быть использованы все выше приведенные источники энергии.

Энергия солнца

При выборе установок, источником получения электрической энергии, в которых является солнечная энергия, необходимо знать особенности места расположения, которые определяют количество солнечных дней в году.

---

Современный двигатель Стирлинга — Также можно рассматривать как способ получить свое электричество — КПД системы до 34%!

---

Устройствами, служащими для преобразования энергии солнца в электрическую энергию, являются солнечные панели (батареи), которые, в зависимости от требуемой мощности, объединяются в группы.
Состоят панели из фотоэлементов, помещенных в общий корпус. Принцип действия основан на свойствах фотоэлементов создавать разность потенциалов между своими слоями, при воздействии солнечного света.

Солнечные панели – основной элемент солнечных электростанций, в состав которых, кроме них входят следующие элементы:

1. Аккумуляторная батарея (блок батарей) – являющаяся накопителем электрической энергии.
2. Контроллер – электронное устройство, отвечающее за процессом заряда-разряда аккумуляторной батареи.
3. Инвертор – также электронное устройство, преобразующее постоянный электрический ток, накопленный в батарее, в переменный, напряжением 220 В.
4. Аппараты защиты и устройства автоматики, а также соединительные провода.

В качестве дополнительного оборудования, для повышения КПД солнечных электростанций, используются солнечные трекеры – устройства, позволяющие определять положение панелей в пространстве, в соответствии с месторасположением солнца.

Энергия ветра

При выборе источника альтернативной энергии, которым будет ветер, также необходимо знать, какие ветра и какой силы, дуют в месте установки оборудования.
Устройствами, преобразующими энергию ветра, в электрическую энергию, являются ветровые генераторы. Данные технические устройства различаются по мощности, производительности, условиям монтажа и конструкции, от которой зависят все перечисленные ранее показатели.

Ветровые генераторы бывают:

1. С горизонтальной осью вращения — ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли.
   Бывают однолопастные, двухлопастные, трехлопастные и много лопастные, с количеством лопастей до 50 штук.
2. С вертикальной осью вращения – ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли. Данные устройства различаются по технической конструкции: с ротором Савоуниса, с ротором Дарье, с геликоидный ротором, с многолопастным ротором и с ортогональным ротором.
3. Ветрогенератор – парус.

У всех перечисленных устройств есть свои достоинства и недостатки, поэтому выбор всегда за пользователем, который можно сделать на основании критериев выбора и индивидуальными потребностями.

Энергия воды

Живя за городом и имея рядом небольшую реку, ручей или иной водоем, можно воспользоваться энергией воды, для того, чтобы получить свое электричество.
В этом случае необходимо построить индивидуальную микро – ГЭС.
Оборудование для подобных установок выпускается различной мощности, и даже не большой ручей, способен обеспечить потребности дома в электрической энергии.

Микро – ГЭС разливаются по:

1. Типу: плотинные, деривационные, плотинно-деривационные и свободно-поточные.
2. Принципу работы: принцип «водяного колеса», конструкция в виде гирлянды, с использованием ротора Дарье и с использованием принципа пропеллера.
3. Мощности установок и условиям монтажа оборудования.

Каждый тип микро – ГЭС и принцип ее работы, имеют свои плюсы и минусы, которые
определяют выбор оборудования и возможность использования в том или ином
конкретном случае.

Биотопливо

Живя бок о бок с живой природой, всегда есть возможность изготовить установку по получению биотоплива. Биотопливо бывает: твердое, жидкое и газообразное.

Твердое топливо (обычные дрова) и жидкое, требующее специального оборудования для производства, в качестве источников электрической энергии, рассматривать не целесообразно, а вот газообразное – можно.

Газообразное биотопливо – это биогаз, получаемый в результате брожения веществ растительного или животного происхождения, которые всегда имеются в домашнем хозяйстве.
Процесс брожения происходит под воздействием бактерий, в герметично закрытой емкости. Полученный таким образом газ, направляется на сжигание. При сжигании газа, в парогенераторе образуется достаточное количество пара, чтобы вращать паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, вырабатывающим электрический ток.

Энергия земли

На территории нашей страны, есть места, где продолжается активность в глубинных слоях нашей планеты (в поверхности земли). В таких регионах, в качестве альтернативного источника электрической энергии, можно использовать энергию земли.

В зависимости от источника, который отдает свое тепло, такую энергию подразделяют на:

1. Петротермальную — источник энергии являются слои земли, обладающие высокой температурой;
2. Гидротермальную — источником энергии являются подземные воды.

Энергия земли, в виде пара, подается на паровую турбину, которая соединяется с электрическим генератором, вырабатывающим электрический ток.

В случае индивидуального использования, возможен лишь способ использования прямого действия, когда пар поступает непосредственно из поверхности земли.

Иные варианты, не прямой и смешанный методы, можно применять лишь при промышленных способах переработки энергии.

Все, рассмотренные выше, варианты использования альтернативных источников энергии для производства своего электричества, доступны для пользователей, при создании необходимых условий для их эксплуатации.

Для создания независимых систем электроснабжения, лучше использовать несколько альтернативных источников энергии одновременно, чтобы компенсировать возможные затруднения каждого способа получения электричества в отдельности.

Достаточно широко, при автономном электроснабжении домов, используется схема ветровой генератор + солнечная электростанция.

Для квартиры

В случае возникновения желания, создать систему независимого электроснабжения отдельно взятой квартиры, в многоквартирном доме, невозможно использовать такие источники как: биотопливо, энергия земли, энергия воды, да и энергию ветра, также использовать затруднительно.

Единственным источником энергии, который можно использовать для получения своего электричества, в условиях отдельной квартиры, без создания неудобств для соседей – является использование энергии солнца.

Промышленностью выпускаются комплекты солнечных электростанций не большой мощности, которые вполне можно разместить в условиях квартиры. Солнечные панели, в этом случае, размещаются на крыше многоквартирного дома или наружном фасаде, в случае его размещения с южной стороны дома.

Комплект солнечной электростанции, не большой мощности, состоит из тех же элементов, что и при электроснабжении дома, разница лишь в количестве солнечных панелей и аккумуляторных батарей.

Варианты для дачи

При необходимости создания независимого электроснабжения дачи, вариант использования солнечной электростанции, также наиболее приемлем. В этом случае, при сезонном характере использования оборудования, можно законсервировать устройства или вывести их из работы, на период отсутствия необходимости в эксплуатации.

Вариант строительства ветрового генератора, также вполне доступен и оправдан. Потому как понеся, некоторые разовые финансовые расходы, в дальнейшем можно, в зависимости от потребности, получать свое электричество.

Вариант применения схемы «ветровой генератор + солнечная электростанция», в этом случае, также актуален, и позволяет создать полностью автономную и надежную схему электроснабжения.

Как сделать своими руками

Комплекты оборудования, о котором было написано выше, стоят достаточно дорого, поэтому у людей творческих, с инженерной смекалкой, иногда появляются мысли о том, а как изготовить то или иное устройство своими руками.

Для того, чтобы сделать агрегат, способный производить электрическую энергию, с использованием альтернативных источников энергии, необходимо:

1. Иметь начальные знания в электротехнике и устройстве электрических сетей;
2. Обладать навыками работы с ручным механическим и электрическим инструментом;
3. Уметь работать с паяльником;
4. Иметь свободное время и главное – желание, создать свое собственное устройство, способное вырабатывать электричество.

Если, в качестве источника энергии, выбрать солнечные лучи, то необходимо изготовить приемную панель – солнечную батарею. Для этого можно пойти несколькими путями, это:

1. Приобрести фотоэлементы и выполнить их соединение, определенным образом (выполняется методом пайки). Изготовить корпус панели, в соответствии с размерами собранного приемника, в который и поместить фотоэлементы.
   При таком варианте изготовления, можно изготовить достаточно эффективное устройство, которое сможет обеспечить электрической энергией небольшую дачу, используемую не продолжительное время.
2. При малой мощности нагрузки, когда необходимо зарядить сотовый телефон или иное электронное устройство, можно изготовить солнечную панель из бывших в употреблении диодов или транзисторов.

• При использовании транзисторов — у транзисторов отрезаются крышки и сами транзисторы соединяются последовательно. Транзисторы помещаются в отдельный корпус, к их концам припаиваются выводы. Работа устройства осуществляется при попадании солнечных лучей на «p-n» переход транзисторов.
• При использовании диодов – их потребуется большое количество и электронная плата, которая используется в качестве подложки. Верхняя часть диодов срезается и используя паяльник, кристалл достается из корпуса. Кристаллы паяются последовательно, на подложке, в отдельные блоки. Блоки соединяются между собой параллельно.
• Аккумуляторы и электронные устройства (контроллер заряда и инвертор), в случае необходимости их установки, лучше всего приобрести, хотя при желании, электронные устройства, также могут быть изготовлены самостоятельно.
  Если в качестве источника энергии выбрать ветер, воду, биотопливо и энергию земли, то изготовление технических устройств, способных вырабатывать свое электричество, также возможно.

Ветрогенератор из комнатного вентилятора

Простейший ветровой генератор можно изготовить из обычного бытового вентилятора.
Для этого потребуется небольшой генератор от автотехники или двигатель-генератор, которые необходимо закрепить на стойке комнатного вентилятора. Для этого можно использовать любую пластиковую емкость, внутрь которой и помещается преобразующее устройство. Кромке этого, в емкость помещается диодный мост, к которому присоединяются провода, которые выводятся на наружную поверхность емкости.

На вал генератора (двигателя-генератора) одеваются лопасти вентилятора, а к пластиковой емкости крепится хвостовик, который можно изготовить из подручных материалов (пластик, фанера, оргстекло и т.д.).

Вся собранная конструкция помещается на стойку вентилятора, для этого можно использовать обрезок пластиковой или иной легкой трубы, диаметром несколько меньшим, чем отверстие в стойке. Это позволит конструкции вращаться вокруг своей оси, в зависимости от направления ветра.

Крепление деталей и узлов проверяется, при необходимости выполняется их укрепление. К выведенным проводам подсоединяется нагрузка. Устройство готово к работе.

Свое электричество и своя вода

Живя за городом, и имея рядом со своим домом или дачей, небольшую речку или ручей, всегда можно обеспечить себя не только водой, но и своим электричеством.
Конечно можно приобрести комплект микро – ГЭС, которое достаточно широко представлены на отечественном рынке, но можно изготовить подобное устройство и своими руками.
Конструкция может быть простой или сложной, все зависит от потребности в электрической энергии, а также от вида водоема, т.е. способности воды создавать напор в заданном направлении.

Для изготовления простейшей конструкции потребуется автомобильный генератор, велосипедное или иное колесо, пара шкивов разного диаметра или звездочек, а также металлический профиль (уголок), какой есть в наличии.

Из металлического профиля изготавливается конструкция крепления колеса и генератора. Колесо можно расположить параллельно или перпендикулярно плоскости воды, это зависит от вида водоема. На колесе крепятся лопасти, изготавливаемые из металла, пластика, фанеры или иного материала. На ось колеса крепится шкив (звездочка) большего диаметра.

Монтируется генератор, на его вал крепится шкив (звездочка) меньшего диаметра. Шкивы соединяются посредством ременной передачи, звездочки – посредством цепи. К выводам генератора подсоединяются провода. Колесо помещается в воду. Установка готова к работе.

Особенности установки и эксплуатации автономных источников

Для того, чтобы установить на своем загородном участке, даче или в квартире, альтернативный источник получения электрической энергии, не требуется получение каких — либо разрешений и согласований. Это право каждого пользователя, определять для себя самостоятельно, каким способом обеспечивать себя и своих близких электричеством.

Тем не менее, при строительстве устройств, обладающих большой мощностью, необходимо учитывать факторы, влияющие на окружающую среду и проживающих рядом соседей.

Так при использовании:

1. Энергии солнца – при размещении большого количества солнечных панелей, потребуются значительные площади, в связи с чем, возможно потребуется оформлять документы на дополнительные земельные участки.
2. Энергии ветра – необходимо учитывать, что ветровые генераторы, в процессе работы, издают шум, что может негативно отразиться на окружающих.
3. Энергии воды – в случае устройства плотины, выводится из эксплуатации определенное количество земли, что необходимо учитывать при строительстве.
4. Биотопливо – при производстве газообразного вида данного источника энергии, запах, является постоянной составляющей процесса производства. Это необходимо учитывать при создании данного способа производства электрической энергии.

Кроме того, что нет запретов на установку оборудования производящего электрическую энергию с использованием альтернативных источников, так существует еще и закон, в соответствии с которым, каждый гражданин, выполнивший монтаж оборудования мощностью до 30,0 кВт, и получающий избыточную электрическую энергию, которую сам не может использовать – имеет право ее продавать сторонним потребителям. Это право получило название «Зеленый тариф».

Альтернативные источники энергии

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие — ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.  Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов. 

Виды альтернативных источников энергии

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли — для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния — самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни — более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование.

Альтернативные источники энергии и выгоды их использования

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка. Качественный мониторинг энергопотенциала позволяет определять наиболее подходящую технологию и рассчитывать ее окупаемость на годы вперед, а так же исключает ошибки связанные с региональными особенностями.

Конечно, первоначальную цену энергонезависимого дома, с экологически чистыми, возобновляемыми источниками энергоснабжения, сегодня нельзя назвать низкой, но по истечении двух — пяти лет эксплуатации альтернативные источники энергии полностью окупают свою стоимость и приносят ощутимую финансовую выгоду в течении многих лет.  Не стоит забывать о экологичности альтернативных технологий добычи энергии. Солнечные, ветровые и гелиоустановки не производят вредных выбросов в атмосферу, не загрязняют воду и безопасны для человека.

 

Производство солнечных батарей набирает обороты

Нехватка ресурсов в удаленных регионах, в совокупности с быстрыми темпами развития технологии привело к ситуации, когда производство солнечных батарей быстро набирает обороты, а стоимость конечных изделий с каждым годом становится все более доступной для потребителей со средним уровнем доходов. И если вчера технология гелиоустановок была доступна лишь для космических программ, то уже сегодня мини-солнечные электростанции, как грибы после дождя, растут на крышах домов и садовых участках.

 

     

в частном доме без электричества и источники энергии

Постоянно растущие цены на топливо, увеличение тарифов на потребление электроэнергии заставляют хозяев частных домов искать более простые и дешевые варианты. Рассмотрим альтернативные источники, которые помогут сделать отопление без газа, без потери качества и комфорта жизни. Также следует разобраться в типах систем, определить их самостоятельность или обязательное интегрирование в конструкцию, как косвенного источника получения энергии.

Виды альтернативного отопления частных строений

Жить в собственном доме намного удобнее и выгоднее, чем в квартире. Стоит только решить несколько основных проблем: водоснабжение, канализация, отопление. Разберем, каким может быть альтернативное отопление частного дома без газа и электричества, а также варианты с применением только электропитания.

Важно! Некоторые варианты требуют однократного вложения значительных финансовых средств. Однако такое оборудование окупается в течение максимум 8-10 лет, а служит более века. Другие способы подходят только при наличии запаса топлива, но дешевле при обустройстве системы.

Для замены системы отопления хозяину необходимо произвести ряд расчетов для выяснения нужной мощности оборудования, составить схему прокладки конструкции и закупить оборудование. Некоторые системы позволяют обойтись при монтаже своими силами, что снижает уровень финансовых вложений. Также можно самостоятельно изготовить элементы магистрали, что уменьшит общую смету.

Тепловой насос

Элементы системы тепловых насосов похожи на обычные холодильники, только наоборот, они вырабатывают тепло, а не холод. Действие как раз основано на передаче тепла от источника с низким потенциалом, что достигается сменой давления. Стенки испарителя, нагретые от земли, воды, передают тепло хладагенту, компрессор всасывает, сжимает хладагент и нагревает его до 125 С. Затем происходит передача тепла в конденсатор, потом в отопительный контур. Процесс циклический, требуется наличие источника электропитания, но если оборудовать систему солнечных батарей, то тепловой насос сможет работать без подачи сетевого тока.

Различается несколько видов тепловых насосов:

1. Грунт-вода. Универсальная система для домов, удаленных от городских магистралей. Такие насосы практически не привязаны к климатическим условиям, заглубляются в грунт на точку ниже промерзания, что объясняет высокую цену обустройства системы. Немного экономнее обходится вариант с горизонтальным размещением, но тут для получения достаточного объема тепла придется покрывать значительные площади. Например, для дома в 40 м2 требуется установка системы с тепловым насосом грунт-вода на площади в 4-6 соток.
2. Вода-вода. Тип оборудования пригодится, если рядом с домом есть пруд, протока. Стоимость системы невысокая, сложность выполнения низкая. Нужен погружной зонд-теплообменник с заглублением на 10-15 метров.
3. Воздух-воздух. Насосы считаются самыми дешевыми, но эффективность поддерживают до -15 С. Затем выработка тепла значительно снижается. Пример типа оборудования – сплит-система в доме, дополненная режимом обогрева.
4. Воздух-вода. Основной энергоноситель – уличный воздух, а теплообменник выглядит как радиатор с многочисленными ребрами и вентилятором. Цена оборудования низкая, доступность монтажа – простая.

Важно! Самой эффективной системой для загородного особняка считаются тепловые насосы грунт-вода. Но они же и самые дорогие, причем как в приобретении, так и в монтаже. Цена складывается из стоимости услуг по бурению и количеству скважин.

Солнечные коллекторы

Работают на солнечной энергии, поэтому объем тепла напрямую зависит от количества светлых дней в году. В холодное время и пасмурные дни система должна дополняться электрическими или газовыми котлами. Солнечные коллекторы удобны для монтажа в регионах с теплыми зимами, количеством светлых дней до 200 единиц в году. В этом случае конструкция не потребует дополнения.

Рекомендуем к прочтению:

Различаются солнечные альтернативные источники энергии для частного дома по типу – вакуумные и плоские. Эксплуатация в летнее время выдает одинаковые параметры производительности, а в зимнее время вакуумный оказывается продуктивнее. Плоский тип коллекторов выдает до +60 С – максимальный уровень нагрева, а вот вакуумный до +90 С.

Ветряки

Этот тип оборудования выглядит как обычная ветряная мельница с ветрогенератором вертикального или горизонтального типа. Конструкция дополнена лопастями, мачтой, флюгером, контроллером, аккумуляторными батареями и инвертором. Принцип простой и основан на том, что ветер вращает лопасти, которые закреплены высоко на мачте, а вращение передает движение на ротор генератора, который производит электрическую энергию, преобразуемую контроллером в постоянный ток.

Накопление электроэнергии производится в аккумуляторных батареях, откуда потом сила поступает на инвертор. Этот прибор преобразует энергию в переменный ток частотой в 50 герц и напряжением в 220 Вт. Таким образом ветряки могут обеспечить постоянное питание электроприборов, например, тех же тепловых насосов, а хозяин дома получает автономность системы электро-, теплоснабжения.

На заметку! Установка ветряков эффективна, только если в регионе есть постоянное перемещение воздушных потоков. Потребуется расчет показателей с опорой на геологические карты зоны и прочие параметры.

Инфракрасные излучатели

ИК-отопление выстроено на передаче тепла в виде инфракрасных лучей предметам, которые потом отдают тепло воздуху. Для работы приборов нужно электропитание, системы отличаются мобильностью, не требуют дополнительного оборудования при монтаже и легко интегрируются в уже имеющуюся тепловую сеть дома.

В ассортименте изделий есть ИК-обогреватели напольного, настенного, потолочного типа, а также ИК-лампы. Стоит знать, что применение изделий может нанести вред здоровью (снизить остроту зрения), но только при неправильном размещении оборудования. Плюсами обогревателей является точечность прогрева, но это же и минус – в зоне действия прибора будет достаточно тепло, а за пределами зоны – холодно.

Важно! Принцип работы ИК-обогревателей – передавать тепловую энергию предметам требует оценки качества меблировки. Например, если в доме есть пластиковые столы, стулья, то при нагревании они начнут выделять запах, что не всегда приятно хозяевам домов.

Водородные котлы

Это не новые, но редко применяемые альтернативные системы отопления, принцип работы которых основан на химической реакции водорода и кислорода. Взаимодействие молекул выделяет большое количество тепла, которое отправляется на обогрев помещений, воды.

На заметку! Создание водородной системы отопления считается доступным своими руками. При этом температура теплоносителя поддерживает стабильную температуру в +40 С.

Электрокотлы

Это оборудование потребует затрат электричества, зато представлено в большом ассортименте по типам, мощности и видам приборов. Если в дом протянута магистраль центральной подачи тока, электрокотел станет основным видом системы, в которую с легкостью интегрируются солнечные батареи, ветряки (для выработки питания).

Рекомендуем к прочтению:

Твердотопливные котлы

Подумывая, как обогреть дом без газа, пользователь может выбрать биотопливо, дрова, уголь. К биотопливу относят пеллеты из щепы, опилок, торфа, шелухи и оболочки зерновых культур. Отходы производятся с применением процесса просушки, измельчения, прессования, в результате получаются прочные бруски, которые применяются как обычные дрова.

Важно! Если в регионе температура воздуха зимой не опускается ниже -15 С, то использование — самый экономный способ отопления дома без газа. Недостаток – необходимость поддержания запаса топлива, зато цена продукции предельно низкая, а КПД достаточно высокий.

Можно сделать систему отопления на биогазе – вариант неплохой, но применяется только в зонах с доступом носителя тепла. Биогаз образуется в результате гниения органических отходов, поэтому трубопровод подачи придется хорошо герметизировать.

Также для строений за пределами города подойдет отопление дома твердотопливным котлом на угле и дровах. При правильности расчетов, обустройства и монтажа конструкция способна справиться с прогреванием любых площадей, обеспечить систему ГВС без малейшего применения электричества.

Твердотопливный котел можно сделать своими руками, недостаток варианта только в обеспечении необходимого запаса топлива. Однако если хозяин совместит несколько типов источников тепла, например, для зимы – твердое топливо, а для межсезонья гелиосистемы, то затраты на покупку угля, дров будут минимальными.

Отопление на отработанном масле

Это альтернативные системы отопления, которые сегодня набирают популярность. Такая схема пригодится при полном отсутствии электричества, газа, централизованной магистрали подачи воды. Котлы отопления изготавливаются самостоятельно, но можно купить заводские изделия, которые напоминают дизельные котлы. Принцип получения энергии схож с работой автомобильного двигателя. Подача топлива в форсунку осуществляется с нагнетанием воздуха, затем масло воспламеняется и вырабатывает большое количество тепловой энергии.

Упрощенный вариант – масляное отопление частного дома с самотечным движением топлива. Схема абсолютно автономна, не требует никаких затрат кроме покупки источника энергии (масла). При эксплуатации котлы отличаются простотой и комфортом, масло сгорает полностью, не выделяет запахов, не трещит. Заводские котлы дополнены автоматической системой контроля, установить все оборудование сможет мастер с минимальным опытом, а запуск конструкции в эксплуатацию сводится к соединению патрубков, герметизации стыка и поджиганию топлива.

Наряду с тем, что отопление на отработанном масле не требует больших финансовых вложений, затраты на оборудование окупаются уже через 3-5 лет. В качестве источника тепла подходят любые фактические отходы. От хозяина потребуется лишь расчет необходимого объема топлива для обеспечения поддержания комфортной температуры в помещениях.

На заметку! Заводские котлы из Финляндии считаются самыми продуктивными и экономичными. Российские изготовители предлагают небольшой ассортимент изделий одного типа. Достоинство финской продукции в наличии сертификатов соответствия и гарантийных сроках.

В условиях сложности с доставкой источника тепла, невозможности подключения к централизованным магистралям или необходимости экономии финансов альтернативное топливо для дома может оказаться намного более выгодным вариантом. Водородные, солнечные системы отопления ничуть не хуже стандартных, а ветряки при обеспечении условий выработки энергии дадут достаточно электричества, чтобы все приборы в доме работали исправно.

Закон накопления энергии — Владельцы домашних «зеленых» электростанций стали полноценными участниками энергорынка

Владельцы домашних «зеленых» электростанций стали полноценными участниками энергорынка

Владельцы небольших солнечных и ветряных генераторов смогут продавать излишки электричества гарантирующим поставщикам. Такие поправки в Федеральный закон «Об электроэнергетике» приняла на днях Госдума РФ. Документа давно ждали и производители возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и потребители. Насколько востребована возобновляемая энергетика в регионах СЗФО, как изменится рынок благодаря реформе, выясняла корреспондент «Российской газеты».

Не более 15 киловатт

Чаще всего объекты микрогенерации в РФ представлены солнечными батареями, расположенными на крышах зданий, реже — ветряками, требующими отдельной площадки для установки. Даже в регионах с одним из самых низких уровней инсоляции в стране, таких как Калининградская область, грамотно подобранный солнечный модуль способен производить в год больше киловатт в час, чем потребляет частный дом.

Однако процесс этот неравномерен: в летние и весенние месяцы энергии чрезмерно много, а зимой солнца не хватает. С реализацией излишков у владельцев домашних подстанций возникали проблемы. Ведь официально передавать в энергосистему электричество и получать за него деньги раньше могли только юридические лица, имеющие специальную лицензию.

Житель Калининграда Сергей Рыжиков, установивший солнечную электростанцию на крыше своего частного дома несколько лет назад, вначале копил энергию с помощью аккумуляторов. Но их емкости не хватало, чтобы принять излишки в течение одного солнечного дня. О том, чтобы запастись солнцем на зиму, говорить не приходилось.

Сергей решил передавать неиспользованную энергию в городскую сеть и при необходимости забирать обратно. В калининградской энергосетевой компании инициативу поддержали, но предупредили, что реализовать ее на практике будет непросто. Ведь ранее в России таких прецедентов не было. На выработку технических условий ушло пять месяцев. Плана сэкономить или заработать калининградец не ставил, его прельщала сама идея жить на солнечной энергии.

Недавние поправки в ФЗ «Об электроэнергетике» позволят владельцам частных альтернативных электростанций решать проблемы энергетических излишков, не тратя месяцы на переговоры с сетевиками. Более того, ВИЭ не только сведут к нулю платежи за электричество, но и начнут приносить домохозяйствам деньги. Документ наделяет любого жителя частного дома, у которого установлен объект микрогенерации, правом продавать гарантирующему поставщику неиспользованную энергию по средневзвешенной цене оптового рынка.

Электростанция может быть как исключительно «зеленой», так и комбинированной, то есть сочетающей традиционные источники энергии и ВИЭ. Главное требование — мощность не должна превышать15 киловатт. Порядок присоединения таких объектов к общей сети будет упрощенным, отмечают в Госдуме РФ.

- Закон поспособствует развитию экологически чистых, приближенных к потребителю технологий энергообеспечения, в первую очередь — в труднодоступных, удаленных и изолированных районах, — комментирует ситуацию председатель комитета по энергетике Госдумы РФ Павел Завальный. — Он позволит предотвратить перебои с электричеством, сгладить пики потребления и сократить затраты потребителей.

Окупится за несколько лет

По оценкам российской Ассоциации предприятий солнечной энергетики, число крышных солнечных электростанций в РФ достигает нескольких десятков тысяч, а их суммарная мощность — нескольких десятков мегаватт.

Только в текущем году отечественные компании реализовали на розничном рынке солнечные модули общей мощностью пять мегаватт. По сравнению с позапрошлым годом рынок подрос примерно на пять процентов — даже при отсутствии у потребителей возможности продавать излишки энергии.

Закон поспособствует развитию экологически чистых технологий энергообеспечения в отдаленных районах

- Рост идет в основном за счет сегмента b2b, — делится информацией директор Ассоциации предприятий солнечной энергетики Антон Усачев. — Это небольшие деревообрабатывающие предприятия, представители индустрии гостеприимства, охотничьи хозяйства. А также некрупные производители различных гаджетов, работающих на солнечной энергии. Отрадно, что новые правила игры распространяются наравне с гражданами и на таких предпринимателей.

Крупнейшая в России интегрированная компания в области солнечной энергетики проанализировала, в каких российских регионах крышные модули пользовались в текущем году наибольшим спросом. В группу лидеров попали только два субъекта СЗФО — Санкт-Петербург и Ленинградская область. В общей сложности на них пришлось чуть более пяти процентов розничных продаж компании.

Петербургская агломерация действительно обгоняет остальную территорию Северо-Запада по уровню инсоляции: показатель составляет здесь от трех с половиной до четырех киловатт в час на квадратный метр поверхности в сутки. Кроме того, спрос на ВИЭ подогревают такие факторы, как стоимость технического присоединения к энергетическим сетям и покупательная способность населения.

Однако благодаря новому закону перспективными рынками сбыта могут стать и другие субъекты СЗФО. В Калининградской области, где уровень инсоляции не превышает трех киловатт в час на квадратный метр поверхности в сутки, крышные установки для частных домов раньше окупались за 10-15 лет. Возможность продавать летние и весенние излишки энергии значительно сократит этот срок.

- Нововведения заработают, когда будут приняты упрощенный порядок присоединения объектов микрогенерации к электросетям и порядок продажи излишков энергии, — продолжает Антон Усачев. — Игроки рынка ВИЭ очень надеются, что законодательный процесс не затянется. Кроме того, важно, чтобы эти подзаконные акты предусматривали сальдирование «зеленой» энергии внутри месяца, а не по итогам суток или часа.

Деньги из ветра

Импульс к развитию российский рынок ВИЭ получил благодаря механизму договоров на поставку мощности (ДПМ), заработавшему в 2013 году. Государство в рамках программы ДПМ гарантировало доходность проектов по строительству солнечных, ветряных и гидроэлектростанций.

Инвесторы могут вернуть свои затраты в течение 15 лет за счет повышенных платежей энергорынка. Суммарная мощность масштабных сетевых объектов генерации, уже введенных в эксплуатацию, превысила тысячу мегаватт.

Крупные солнечные электростанции в регионах СЗФО не появились и в ближайшие годы не появятся. Зато инвесторы запустили несколько проектов, связанных с энергией воды, в Карелии. А в Мурманской области в сентябре этого года начались работы по строительству Кольской ветроэлектростанции мощностью более 200 мегаватт. Инвестор — «дочка» международной энергетической группы с головным офисом в Италии, инвестирует в проект 273 миллиона евро.

- Этот ветропарк является первым крупным объектом возобновляемой энергетики, расположенным за полярным кругом, — подчеркивает глава европейскогл подразделения международной энергетической компании Симоне Мори. — Он поможет диверсифицировать энергетический профиль Мурманской области, используя обилие ее ветровых ресурсов.

Последний конкурсный отбор завершился летом текущего года. А осенью 2019-го федеральный центр принял знаковое решение о продолжении программы стимулирования ВИЭ до 2035 года. Сейчас обсуждаются новые критерии отбора проектов, новые механизмы развития рынка. Как считают некоторые эксперты, необходимо усилить меры государственной поддержки, не делая ставки исключительно на повышенные платежи энергорынка.

5 вариантов возобновляемой энергии для дома, о которых вы никогда не слышали

Что в первую очередь приходит на ум, когда вы думаете о возобновляемых источниках энергии для дома? Скорее всего, вы представляете себе большие солнечные батареи, установленные в чьем-то дворе или на крыше. Солнечные панели отлично подходят для выработки электроэнергии, но они всего лишь один из многих альтернативных источников энергии для дома.

Ветряная электростанция для жилых помещений

Мы видели эти массивные ветряные турбины, но также можно использовать энергию ветра в меньших масштабах для питания вашего дома.Малая ветровая энергия является возобновляемой, чистой и рентабельной. В зависимости от вашего местоположения и типа установленной домашней ветряной системы вы обычно получаете окупаемость от шести до 30 лет. После этого электричество, производимое турбиной, будет практически бесплатным.

Если ваша главная цель — снизить счета за электроэнергию, вам может подойти ветровая система, подключенная к сети. Системы, подключенные к сети, дешевле, потому что вы можете установить меньшую систему, которая не обязательно должна удовлетворять все потребности вашего дома в электроэнергии.Когда ваши потребности в энергии слишком высоки для ваших ветряных турбин, дополнительная энергия, которая вам нужна, берется из сети. И если вы постоянно производите больше электроэнергии, чем вам нужно, вы можете получить деньги обратно от своей коммунальной компании.

Кроме того, инвестиции могут повысить стоимость вашего дома, и вы можете иметь право на некоторые налоговые льготы. Как и многие другие варианты использования возобновляемых источников энергии, небольшие ветряные турбины имеют право на получение федерального налогового кредита в размере 30 процентов в Соединенных Штатах.Другие финансовые стимулы могут быть доступны через ваше государство или отдельные коммунальные предприятия, некоторые из которых вы можете найти в Базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.

Гибрид

Если жизнь вне сети — ваш идеальный сценарий, многие эксперты по возобновляемым источникам энергии рекомендуют гибридную систему энергии ветра и солнца. В гибридных системах используются как ветряные турбины, так и солнечные батареи, чтобы удвоить генерирующую мощность. Эти системы являются наиболее эффективными и надежными, поскольку энергия ветра и солнца, как правило, наиболее доступна в разное время.

В зависимости от местоположения, скорость ветра обычно ниже летом, когда солнце светит наиболее ярко и долго, и выше зимой, когда доступно меньше солнечного света. Поскольку пиковая генерация для ветряных и солнечных систем часто происходит в разное время, гибридная система с большей вероятностью будет постоянно производить энергию, необходимую вашему дому.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия получается из тепла под поверхностью земли. Этот чистый источник энергии обеспечивает возобновляемую энергию круглосуточно и практически не выделяет парниковые газы — и все это требует небольшого воздействия на окружающую среду.

Геотермальные тепловые насосы потребляют на 25-50 процентов меньше электроэнергии, чем обычные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и их можно установить на существующие системы. Кроме того, поскольку для оборудования требуется меньше места, чем для типичной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, помещения для оборудования могут быть меньше. А на компоненты часто предоставляется гарантия сроком от 20 лет или дольше.

Более того, геотермальный тепловой насос не имеет конденсаторной установки, такой как кондиционер, поэтому шум снаружи дома не играет роли. Иногда система работает настолько тихо, что жители даже не могут сказать, что она работает.Он также умеет поддерживать комфорт в доме, поскольку устройство поддерживает около 50 процентов относительной влажности в помещении.

Низкие температуры грунта довольно стабильны по всей территории США, поэтому геотермальные тепловые насосы можно установить в большинстве мест. Установщик определит, что лучше всего для вашего дома, исходя из конкретных геологических, гидрологических и пространственных характеристик вашей земли.

Микрогидроэнергетика

Для тех, у кого есть проточная вода, доступность и значительная отдача от микрогидрогенератора делают его совершенно легкой задачей.Даже небольшой ручей может генерировать стабильную, чистую, возобновляемую электроэнергию без плотин по цене ниже, чем солнечная или ветровая.

Система микрогидроэнергетики нуждается в водяном колесе, турбине или насосе для преобразования энергии воды в электричество. Во-первых, вода направляется к водопроводу — обычно по трубопроводу, — который доставляет ее к водяному колесу (или другому подобному компоненту). Движущаяся вода вращает колесо, и это движение приводит в действие генератор или генератор для выработки электричества. Система может быть подключена к сети или отключена от нее и должна обеспечивать электроэнергию типичный большой дом.

Солнечная черепица

Попрощайтесь с гигантскими громоздкими солнечными батареями. Фотоэлектрическая черепица, или «солнечная черепица», стала отличным вариантом для домовладельцев, которые хотят снизить свои счета за электричество, не жертвуя эстетической ценностью своего дома.

Эту черепицу намного проще установить, чем традиционные солнечные панели с болтовым креплением, и она, безусловно, более приятна для глаз. Солнечная черепица почти безупречно сочетается с обычной черепицей и вносит свой вклад в защиту крыши от непогоды.Фактически, Tesla заявляет, что ее солнечная черепица в три раза прочнее традиционной черепицы, и компания гарантирует их на весь срок службы вашего дома.

Солнечная черепица стоит примерно на треть дороже, чем установка средней солнечной панели, но существуют налоговые льготы, которые помогают компенсировать цену. Аналогичным, менее дорогостоящим вариантом может быть установка мансардных окон на солнечной батарее. Это прозрачные солнечные панели, которые выглядят как традиционные мансардные окна, но генерируют энергию для вашего дома.

Автор Джанель Соренсен — основатель и главный стратег Gro gud и главный контент-гуру Elemental Green. Узнайте больше об экологически чистом домашнем строительстве и ремонте (продукты, проекты и многое другое) на Elemental.Green.

6 способов получения зеленой энергии в домашних условиях

Самый простой способ для большинства домовладельцев сократить свои счета за коммунальные услуги — это сократить потребление энергии за счет самодисциплины и повышения эффективности.Но для тех, у кого есть время и деньги для инвестиций, установка одной или нескольких систем зеленой энергии может принести более значительную и долгосрочную экономию, а также сделать больше для защиты окружающей среды.

Выбор и покупка системы зеленой энергии для жилых домов может быть большим проектом. Некоторые системы могут быть нерентабельными для вашего дома, а другие могут быть вообще несовместимы. Но как только вы определитесь с вариантами и установщиками в вашем районе, вы можете быть удивлены тем, что находится в пределах вашего ценового диапазона.

Изучите местные правила и стимулы для зеленой энергии

Прежде чем вы увлечетесь, следует иметь в виду несколько важных факторов.Во-первых, штаты и муниципалитеты различаются способами регулирования некоторых систем возобновляемой энергии, особенно солнечных батарей и ветряных турбин. Если выясняется, что ваш город серьезно ограничивает одно или то и другое, полезно выяснить это на раннем этапе. Позвоните в местную мэрию или проконсультируйтесь с местным установщиком ветряных и солнечных батарей, чтобы узнать, что разрешено в вашем районе.

Во-вторых, могут существовать налоговые льготы и другие стимулы, которые сделают для вас более доступным приобретение системы зеленой энергии.С 2018 года федеральный налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилищного строительства был продлен до конца 2021 года и распространяется на такие системы, как солнечные панели, ветряные турбины, геотермальные тепловые насосы и солнечные водонагреватели. Ваш штат может предлагать дополнительные налоговые льготы, а у ваших местных коммунальных предприятий даже могут быть программы, упрощающие установку возобновляемых источников энергии.

Производство электроэнергии дома

1. Солнечные батареи для жилых помещений

Каждый лучик солнца, падающий на вашу крышу, — это бесплатное электричество.Все, что вам нужно, это солнечная панель для его захвата. И отчасти благодаря вышеупомянутой налоговой льготе многие домовладельцы участвуют в акции.

Панели солнечных батарей

должны устанавливаться профессионалами, и многие установщики без каких-либо обязательств проведут оценку вашего дома, чтобы определить лучшие места для установки и предложить оценку. Некоторые могут даже установить солнечную черепицу, которая придаст более обтекаемый вид.

Энергию, вырабатываемую солнечными панелями, нужно сразу же использовать или хранить.Когда ваш дом потребляет больше энергии, чем производят ваши солнечные батареи, солнечная энергия просто компенсирует количество электроэнергии, которое вам нужно покупать из сети. Но когда вы производите больше, чем используете, вы можете продавать эту избыточную энергию обратно в электросеть, что еще больше снизит ваши счета. Другой вариант — купить домашнюю батарею, которая может хранить эту энергию до тех пор, пока она вам не понадобится после наступления темноты.

2. Ветряные турбины

Вам не нужны огромные турбины, которые вы видите на ветряных электростанциях, для выработки зеленой энергии для вашего дома.Такой маленький пропеллер, как крышка мусорного бака, может существенно сократить ваши домашние счета за электроэнергию, если он установлен в достаточно ветреном месте.

Профессиональная установка здесь также является ключевым моментом, как для обеспечения безопасности турбины, так и для ее размещения там, где до нее дойдет ветер. И, как и в случае с солнечными панелями, вы должны использовать или терять ее, когда вы генерируете энергию с помощью ветряных турбин.

3. Солнечные и ветровые гибридные системы

Если у вас солнечные дни и ветреные ночи, гибридная солнечно-ветровая система может быть идеальным вариантом для вашего региона.Эта комбинация повышает вероятность того, что ваш дом будет вырабатывать электричество круглосуточно, поэтому теоретически вы можете полностью отключиться от сети, добавив домашний аккумулятор.

4. Микрогидроэнергетические системы

Есть проточный ручей на вашем участке? Вы можете направить поток воды через небольшую турбину и позволить току генерировать бесплатное электричество 24 часа в сутки. Система микрогидроэнергетики часто даже лучше, чем гибридная система, потому что поток воды более постоянный и надежный, чем ветер и солнце.

5. Солнечные водонагреватели

Если полная система солнечных панелей выходит за рамки вашего ценового диапазона, но у вас все еще есть солнечная недвижимость на вашей крыше, солнечный водонагреватель — менее дорогой способ получить некоторую бесплатную энергию. В большинстве солнечных водонагревателей сам резервуар хранится на крыше как часть установки, что придает ему более громоздкий вид. Но это позволяет солнцу выполнять работу по поддержанию одного из самых больших источников энергии в вашем доме.

6. Геотермальные тепловые насосы

Температура под землей намного более стабильна, чем температура в наших домах, и зимой геотермальный тепловой насос может украсть часть этого скрытого тепла.Эти системы используют замкнутый контур труб для перекачки жидкости через подземный канал в ваш дом и обратно под землю. Внутри дома теплообменник использует тепло от труб для обогрева жилых помещений при минимальном расходе энергии.

Возобновляемые источники энергии — это разумный способ сократить ваши счета и снизить нагрузку на окружающую среду. И с таким количеством различных способов вернуть его домой, производство собственной энергии может оказаться более возможным, чем вы ожидали.

О Джоше Крэнке

Джош Крэнк — писатель-фрилансер и маркетолог, имеющий опыт работы в юридической журналистике, написании путевых заметок и маркетинге в различных коммерческих отраслях.В Direct Energy он идеально подходит для написания статей об обслуживании и ремонте дома, энергоэффективности и технологиях умного дома. Джош живет со своей женой, маленьким сыном и бесконечно воющей смесью гончих и бассет-хаундов в Новом Орлеане.

Жизнь за пределами сети: как вырабатывать собственное электричество

Когда мы с женой переехали в Монтану, мы нашли удобный дом на нескольких акрах земли с видом на горы.

Была только одна загвоздка — дом был отключен от электросети.Фактически, каждый в подразделении генерировал свою собственную энергию, включая отель типа «постель и завтрак» поблизости.

Это не значит, что он был примитивным. В доме были солнечные батареи, ветряная турбина, аккумуляторная батарея и инвертор, генератор и полный набор бытовой техники, включая стиральную и сушильную машины, холодильник, плиту, спутниковое телевидение, пропановую печь и даже посудомоечную машину.

Поскольку я работал на когенерационной электростанции до приезда в Монтану, я не слишком беспокоился о выработке собственной электроэнергии, поэтому мы купили дом.

Солнечная панель с трекером

Жизнь вне сети

Предыдущий владелец показал мне критически важные объекты и рассказал, как с ними работать. Когда мы въехали, мы вставили компактные люминесцентные лампы в каждую розетку, запрограммировали термостат на автоматическое понижение температуры ночью и обязательно выключили свет, когда выходили из комнаты. Мы думали, что у нас все под контролем.

На третью ночь в доме мы легли спать, как обычно, под слабый шум ветра снаружи, звук, который мы уже начали получать, потому что он генерировал большую часть нашей энергии.Посреди ночи меня разбудил звук — ничего. Ни гула холодильника, ни вентилятора печи, ни ветра. Крошечный индикатор питания на детекторе угарного газа не горел, как и цифровой дисплей на радиочасах. У нас не было силы.

Ветряк

Я встал и вышел на улицу, чтобы проверить силовое оборудование. Очевидно, ветер утих ночью, и небольшое количество потребляемой энергии истощило батареи. Я запустил бензиновый генератор, и он начал подавать электроэнергию в наш дом и заряжать батареи.

Я только что усвоил первый урок энергии ветра и солнца: на них нельзя всегда рассчитывать, когда они нужны. Независимо от того, где вы находитесь, солнце всегда заходит, а ветер перестанет дуть.

Альтернативные источники электроэнергии и внесетевые источники энергии

По мере того, как новые технологические инновации продолжают предлагать новые формы чистой и зеленой энергии, возможность жить с меньшим использованием альтернативных источников энергии стала реальностью.

Альтернативные источники энергии

Альтернативное электричество вне сети через солнечные панели

Кредит изображения: OFC Pictures / Shutterstock

Солнечные, ветровые, геотермальные и гидроэнергетические средства позволяют жить «вне сети», где зависимость от природных источников энергии заменяет зависимость от более традиционных энергосистем.Независимо от того, живете ли вы в удаленном районе или заинтересованы в экономии энергии, инновации в области автономных источников энергии доступны во многих различных формах.

Солнечные энергетические системы

Автономные энергосистемы работают независимо от линий электропередач, генерируемая энергия которых может использоваться для питания устройств. Например, автономная солнечная система использует только солнечную энергию, собираемую для питания устройств в этой системе. С другой стороны, автономная гибридная система использует комбинацию солнечной, гидро- и ветровой энергии в качестве основного источника энергии для системы.

Когда дело доходит до солнечных систем, доступно множество различных конфигураций в зависимости от типа необходимой мощности (переменное или постоянное напряжение). Большинство систем, независимо от их выхода энергии, поглощают солнечную энергию аналогичным образом. Солнечные батареи — один из наиболее часто используемых методов использования солнечной энергии.

Солнечные панели состоят из нескольких солнечных элементов, называемых фотоэлектрическими элементами, которые поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в полезную энергию. Для этого фотоэлектрические элементы состоят из полупроводниковых материалов, таких как кремний или теллурид кадмия, которые поглощают солнечную энергию, которая, в свою очередь, высвобождает электроны.Металлические контакты на разных сторонах солнечной панели направляют свободные электроны в одном направлении, создавая ток. Ток в сочетании с напряжением, хранящимся в фотоэлектрических элементах, является конечным результатом и может использоваться для питания устройств.

Гидроэнергетические системы

Гидроэнергетическая система использует силу движущейся или падающей воды для выработки энергии. Эти системы различаются по размеру в зависимости от желаемой мощности: большая гидроэнергетическая система может производить достаточно энергии, чтобы обеспечить альтернативное электричество для миллионов домов, тогда как меньшие гидроэнергетические системы могут быть спроектированы для производства энергии, достаточной для обеспечения электроэнергией одного домашнего хозяйства.

Независимо от размера системы, большинство гидроэнергетических систем разделяют несколько элементов. Во-первых, должна быть создана плотина, которая является барьером, который существенно замедляет движущийся водоем, тем самым повышая уровень воды — в результате образуется небольшой водопад или контролируемый излив воды на другой стороне плотины. Когда вода выходит через плотину, она накапливает большую силу. Турбина, устройство, которое работает почти так же, как ветряная мельница, вращается, когда вода приводит в движение лопасти турбины, и преобразует энергию воды в механическую энергию.Турбина соединена с генератором, который вращается в результате вращения турбины и преобразует механическую энергию в электрическую. Наконец, электричество подается в линии электропередачи, по которым энергия передается в дома или устройства. Количество энергии, создаваемой гидроэнергетической системой, зависит от количества воды, проходящей через систему, и от того, насколько далеко вода падает.

Ветровые системы

Системы ветроэнергетики используют кинетическую энергию ветра и превращают ее в механическую или электрическую энергию, почти так же, как гидроэнергетические системы собирают энергию из воды.Основное устройство, используемое в ветровых системах, — это ветряная турбина, которая доступна как с вертикальной осью, так и с горизонтальной осью.

Наиболее часто используемый тип ветряной турбины — это турбина с горизонтальной осью, которая обычно используется в крупномасштабных ветровых системах мощностью 100 киловатт и выше. Большинство турбин включает в себя следующие элементы: ротор, гондолу, башню и некоторое электронное оборудование.

Точно так же, как гидротурбина зависит от вращения роторов, роторы ветряной турбины приводят турбину в движение, когда они сталкиваются с ветром.В гондоле находится генератор, который вращается вместе с роторами. Башня поддерживает ротор, нарезку и электронное оборудование, которое помогает подавать электричество, вырабатываемое ветряной турбиной, в линии электропередач. В зависимости от размера турбины может быть достигнута мощность до 5000 киловатт.

Прочие электротехнические изделия

Больше от компании Electric & Power Generation

Установление рекорда в области возобновляемых источников энергии

Как аналитики и наблюдатели перехода к экономике с низким содержанием углерода и работоспособной энергии, мы обычно не пишем о фильмах.Но мы рискуем перейти в сферу культурных комментариев в свете недавнего выпуска Planet of the Humans , продюсером которого является Майкл Мур. На протяжении всей своей карьеры Мур использовал документальные фильмы для освещения социальных и экономических проблем во многих областях. К сожалению, его новый фильм включает в себя так много заблуждений и столько устаревшей информации, что мы чувствуем себя обязанными прояснить факты о возобновляемых источниках энергии.

Мы понимаем главную идею фильма: общества во всем мире должны кардинально изменить свои модели потребления.Но, ошибочно подходя к этому, создатели фильма дискредитируют ценность чистых энергетических технологий и людей, которые стремятся продвигать их внедрение.

За последнее десятилетие отрасль чистой энергетики сильно изменилась. Стоимость резко упала, технологии стали более эффективными, а решения по интеграции возобновляемых источников энергии в электрические сети продвинулись вперед. Вот факты:

1. Возобновляемые источники энергии заменяют энергию ископаемого топлива в сети.

В U.S. и практически в каждом регионе, когда электричество, поставляемое с помощью энергии ветра или солнца, доступно, оно вытесняет энергию, производимую генераторами, работающими на природном газе или угле. Тип энергии, вытесняемый возобновляемыми источниками энергии, зависит от часа дня и сочетания генерации в сети в это время. Бесчисленные исследования показали, что, поскольку энергия ветра и солнца заменяет производство ископаемых, возобновляемые источники энергии также сокращают выбросы CO2. Например, исследование NREL показало, что производство 35% электроэнергии с использованием ветра и солнца в западном США.С. снизит выбросы СО2 на 25-45%.

Солнечные и ветряные электростанции преобладали в строительстве новых электростанций в США в последние годы, в то время как электростанции, работающие на ископаемом топливе, особенно угольные, по-прежнему выводятся из эксплуатации рекордными темпами. В 2019 году ветряные (9,1 ГВт) и солнечные (5,3 ГВт) мощности составляли 62% всех новых генерирующих мощностей по сравнению с 8,3 ГВт природного газа, а 14 ГВт угольных мощностей были выведены из эксплуатации. Управление энергетической информации США (EIA) также прогнозировало, что большая часть нового поколения электроэнергии добавится в США.С. в 2020 году может происходить от ветра и солнца, при этом ожидается, что новые газовые электростанции будут составлять менее четверти новых генерирующих мощностей. Конечно, некоторые из этих установок могут быть отложены из-за пандемии COVID-19. В то время как объемы производства природного газа превысили объемы возобновляемых источников энергии в 2018 году, изменив прежнюю тенденцию к лидерству в области возобновляемых источников энергии, по данным EIA, в том же году было выведено из эксплуатации 12,9 ГВт мощности, работающей на угле, и 4,6 ГВт мощности, работающей на газе.

Исходные данные: EIA, таблицы 4.2.A и 4.2.B, Существующая чистая летняя мощность с разбивкой по источникам энергии и типам производителей (https://www.eia.gov/electricity/annual/html/epa_04_02_a.html, https://www.eia.gov/electricity /annual/html/epa_04_02_b.html)

2. Чистая энергия создала миллионы рабочих мест — и может создать больше.

В начале 2020 года в секторе чистой энергетики в США было занято около 3,4 миллиона человек, при этом большая часть рабочей силы сосредоточена в отрасли энергоэффективности. В 2019 году количество рабочих мест в чистой энергетике превысило количество рабочих мест в секторе ископаемого топлива в 3: 1; в 42 штатах и ​​округе Колумбия рабочая сила в области экологически чистой энергии превышала штат работников отрасли ископаемого топлива.Качество этих рабочих мест также важно. Согласно исследованию Института Брукингса, работники чистой энергетики зарабатывают более высокую и справедливую заработную плату по сравнению с работниками в стране, при этом средняя почасовая оплата превышает средний показатель по стране на 8–19%.

Ожидается, что

рабочих мест в чистой энергии продолжат расти, несмотря на удар по сектору в результате COVID-19. К 2028 году Бюро статистики труда США прогнозирует, что двумя наиболее быстрорастущими рабочими местами в Соединенных Штатах будут монтажники солнечных батарей (прогнозируется рост на 105%) и ветроэнергетики (прогнозируется рост на 96%).Согласно «Сценарию преобразования энергетики» Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, количество рабочих мест в области возобновляемых источников энергии во всем мире может более чем утроиться, достигнув 42 миллионов рабочих мест к 2050 году, в то время как рабочие места в области энергоэффективности вырастут в шесть раз, в результате чего будет занято более 21 миллиона человек. Напротив, ожидается, что отрасль ископаемого топлива потеряет более 6 миллионов рабочих мест за тот же период времени, даже без воздействия вируса.

3. Ветровые и солнечные электростанции могут быть построены с минимальным воздействием на окружающую среду и часто с сопутствующими выгодами.

Все электростанции, включая возобновляемые источники энергии, оказывают определенное воздействие на окружающую среду при размещении, разработке и эксплуатации. За последние два десятилетия практика размещения ветроэнергетических проектов в США стала более сложной и эффективной для минимизации воздействия. В результате ветровые проекты имеют меньшее воздействие, чем проекты других типов, и, по данным Министерства энергетики США, находятся в самом конце списка событий, которые могут иметь негативное воздействие на окружающую среду и дикую природу.Более того, эти проекты часто приносят сопутствующие выгоды. Ветряные фермы, расположенные в сельских районах, приносят пользу фермерам и владельцам ранчо, обеспечивая годовой доход от 4 000 до 8 000 долларов на турбину, позволяя землевладельцам продолжать использовать эти участки для ведения сельского хозяйства или выпаса скота. Кроме того, владельцы ветряных электростанций платят уездные налоги на собственность, которые поддерживают школы, центры отдыха и другие уездные мероприятия.

Практика размещения солнечных батарей требует экологических исследований для выявления и сведения к минимуму негативных воздействий.Могут быть разработаны планы, обеспечивающие дополнительные преимущества, такие как защита дикой природы, улучшение здоровья почвы и удержания воды, уход за местной растительностью или включение растений, благоприятных для опылителей. Дополнительные льготы могут включать доход от сдачи в аренду фермерам и налоговые поступления в графство или город. Платежи землевладельцам сильно различаются в США и могут составлять от 300 до 1000 долларов за акр.

И для эксплуатации этих станций, конечно же, не требуется никакой инфраструктуры для доставки топлива, такой как газопроводы, грузовики с пропаном, угольные баржи и железные дороги, каждая из которых оказывает собственное негативное воздействие на окружающую среду.

4. Солнечная энергия и ветер в настоящее время обеспечивают самую дешевую электроэнергию для 67% мира.

Затраты, связанные с солнечной и ветровой энергией, резко снизились за последние годы. По данным BNEF, стоимость энергии для наземного ветра и солнечной энергии для коммунальных предприятий в настоящее время составляет 44 и 50 долларов США за МВтч (на нормированной основе) по сравнению со 100 и 300 долларами за МВтч всего десять лет назад. В США нормированная стоимость энергии (LCOE), связанная с наземным ветром (24-46 долларов США / МВт-ч) и солнечной энергией в коммунальном масштабе (31-111 долларов США / МВт-ч), в настоящее время меньше, чем у почти всего газового производства электроэнергии.Аккумуляторные батареи, которые имеют решающее значение для решения проблемы изменчивости ветровой и солнечной энергии, продемонстрировали самое быстрое глобальное падение цен среди всех технологий — с почти 600 долларов за МВтч в 2015 году до примерно 150 долларов за МВтч в первой половине 2020 года.

Столь резкое падение стоимости солнечной энергии и наземного ветра для коммунальных предприятий сделало их самыми дешевыми источниками энергии в двух третях мира. Сегодня солнечные проекты в Чили, на Ближнем Востоке и в Китае или ветровые проекты в Бразилии, США и Индии приближаются к цифрам ниже 30 долларов за МВтч, что ниже, чем затраты на строительство и производство энергии на электростанциях, использующих уголь или даже электричество. самый дешевый газ.К 2030 году предстоящие инновации, вероятно, еще больше снизят затраты.

5. Хотя ветер и солнце не могут производить энергию каждый час в течение дня, вырабатываемой ими энергией можно управлять в сети.

Ветряные электростанции производят электроэнергию, когда дует ветер, а солнечные фермы вырабатывают электроэнергию, когда есть солнце, что приводит к колебаниям в подаче энергии. Тем не менее, это может управляться — и управляется — коммунальными предприятиями и операторами сетей с помощью методов эксплуатации, прогнозирования, реагирующих нагрузок и инфраструктуры, такой как хранение и передача.Электрические сети предназначены для учета изменчивости спроса потребителей на электроэнергию, поддержания постоянного баланса между производством и спросом и поддержания резервов на случай отключения системы любого типа (например, отказа электростанции), поэтому они уже разработаны для управления изменчивостью. Однако сети необходимо модифицировать, чтобы со временем они стали более гибкими, чтобы они могли интегрировать большее количество энергии ветра и солнца и устранить дополнительную изменчивость, которая связана с большей зависимостью от возобновляемых источников энергии. Могут помочь увеличение инвестиций в системы хранения и передачи данных, а также рыночные реформы.

По всему миру сетевые операторы ежегодно управляют все большим количеством энергии ветра и солнца. В 2018 году операторы в Калифорнии, Юго-Западе и Техасе использовали ветровую и солнечную энергию почти для 20% или более своей энергии в среднем за год и более 50–60% в час. В Европе нескольким странам удалось добиться даже более высокого почасового проникновения ветра и солнца, включая Данию (139%), Германию (89%) и Ирландию (88%).

6. Аккумуляторные батареи экономически целесообразны, так как позволяют избежать колебаний ветра и солнца и могут помочь снизить выбросы.

В то время как большая часть аккумуляторов энергии в настоящее время поступает из гидроаккумулирующих установок, использование аккумуляторов энергии быстро растет из-за их все более конкурентоспособной стоимости. Цены на литий-ионные накопители энергии резко упали — на 85% в период с 2010 по 2018 год. Батареи являются эффективными носителями энергии с эффективностью в обоих направлениях 85-90%. Если они заряжаются от возобновляемых источников энергии, они не имеют дополнительных выбросов парниковых газов.

Батареи

могут предоставлять сети различные услуги, включая сглаживание колебаний ветра и солнца.Хранение может обеспечить необходимое резервное или резервное питание, которое, как подразумевает пленка, должно исходить от резервных газовых или угольных генераторов. Использование батарей для замены резервного источника ископаемого топлива будет означать более высокий уровень ветровой и солнечной энергии в сети, меньшую потребность в газе и угле и меньшие выбросы.

Батареи

с четырехчасовым разрядом, конечно, не могут удовлетворить все требования энергосистемы. Требуется дополнительная работа — и в настоящее время она ведется — по вариантам длительного хранения в рамках набора инструментов, необходимых для надежной, доступной и низкоуглеродной энергосистемы.

7. Ветровые и солнечные проекты могут работать десятилетиями и могут развиваться быстрее, чем другие источники генерации.

Все электростанции и их компоненты имеют «срок полезного использования» до того, как им потребуется замена или ремонт. Срок полезного использования возобновляемых источников энергии может превышать два десятилетия. Например, ветряные турбины рассчитаны на срок службы около 20 лет, а фотоэлектрические системы часто остаются в рабочем состоянии от 25 до 40 лет. В некоторых случаях, когда большие ветряные турбины становятся более эффективными и экономичными, оборот оборудования ускоряется.В этих случаях турбины меньшего размера были заменены раньше, чем они могли бы быть заменены более крупными и более эффективными турбинами, чтобы существенно увеличить выработку электроэнергии на существующих объектах.

Кроме того, объекты возобновляемой энергии обычно могут быть развернуты быстрее, чем установки, работающие на ископаемом топливе. В то время как строительство солнечных и наземных ветряных электростанций обычно занимает менее двух лет, на строительство газовых электростанций обычно требуется до четырех лет, а также может потребоваться строительство инфраструктуры газопровода.

8. Возобновляемые источники энергии производят больше энергии, чем используется при их производстве, и производят меньше выбросов, чем другие источники энергии, в течение своего срока службы.

Хотя все источники электроэнергии приводят к определенным выбросам парниковых газов в течение срока их службы, возобновляемые источники энергии имеют значительно меньше выбросов, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. По оценкам одного исследования, возобновляемые источники энергии обычно выбрасывают около 50 г или меньше выбросов CO2 на кВтч в течение своего срока службы, по сравнению с примерно 1000 г CO2 / кВтч для угля и 475 г CO2 / кВтч для природного газа.Большая часть выбросов в течение жизненного цикла от генераторов ископаемого топлива происходит от сжигания топлива, но также происходит от добычи сырья, строительства, переработки топлива, эксплуатации завода и вывода из эксплуатации объектов.

Хотя производство солнечных панелей требует значительного количества энергии, исследования показали, что они компенсируют потребление энергии при производстве в течение примерно двух лет эксплуатации, в зависимости от типа модуля. И кристаллический кремний, и тонкопленочные солнечные панели содержат токсичные материалы, такие как свинец, серебро и кадмий; поэтому необходимо ускорить усилия по внедрению надлежащих методов утилизации и повторного использования модулей, как это делается в Европе и компанией First Solar в США.S., чтобы надлежащим образом улавливать и повторно использовать эти материалы.

9. Электромобили значительно сокращают выбросы.

Электрификация легковых автомобилей ускорилась в последние годы, и в настоящее время в Соединенных Штатах работает более 1 миллиона электромобилей (EV). Несколько исследований показывают, что к 2030 году их количество может вырасти до 20 миллионов электромобилей, при этом только в Калифорнии будет более 4 миллионов электромобилей.

Электромобили

обеспечивают существенное снижение выбросов — и связанные с этим преимущества для здоровья — поскольку они в два-три раза более эффективны, чем обычные автомобили внутреннего сгорания, и не имеют выхлопных газов.Однако они действительно выделяют выбросы парниковых газов на этапе производства топлива, производства транспортных средств и использования транспортных средств. Исследования показывают, что примерно 50% всех выбросов в течение жизненного цикла аккумуляторов электромобилей приходится на электроэнергию, используемую на предприятиях по производству и сборке аккумуляторов. Кроме того, чистый углеродный след электромобиля зависит от электричества, используемого для его зарядки.

По всей стране многие города и корпорации переводят свои автопарки на электромобили и взяли на себя обязательства использовать 100% возобновляемую электроэнергию для удовлетворения спроса на электроэнергию.Но, как мы отмечаем в недавнем отчете WRI, все еще необходимы новые решения, которые позволили бы клиентам более легко заряжать свои электромобили возобновляемыми источниками энергии. Потенциальное сокращение выбросов в течение всего жизненного цикла электромобиля также может быть достигнуто за счет производства батарей для электромобилей на объектах, работающих на возобновляемых источниках энергии.

10. Инвестиции частного сектора в чистую энергию имеют решающее значение для снижения выбросов парниковых газов.

Согласование финансового риска и прибыли с инвестициями в низкоуглеродную энергетику имеет решающее значение для сдвига экономики в сторону более низких выбросов парниковых газов.Без значительных инвестиций частного сектора в чистую энергию будет труднее, дороже и потребовать больше времени для решения проблемы изменения климата. В отличие от многих других стран, где поставщики энергии, в том числе в электроэнергетическом секторе, являются государственными предприятиями, большая часть собственности и инвестиций в электрическую инфраструктуру в Соединенных Штатах поступает из частного сектора. Перенаправление частных инвестиций на возобновляемые источники энергии и другие источники энергии с нулевым выбросом углерода имеет смысл и может быть более безопасным вложением.

Возобновляемая энергия не идеальна. Никакой формы энергии нет. Но люди во всем мире нуждаются в электричестве, и поиск чистых источников энергии намного лучше, чем продолжать идти по пути загрязнения ископаемого топлива. Возобновляемые источники энергии являются важной, хотя и не исключительной, частью того, что необходимо для решения неотложной и важной глобальной проблемы изменения климата.

Дом на солнечной энергии: окупится ли он?

Что такое солнечная энергия для дома?

Домовладельцы, устанавливающие фотоэлектрические системы питания, получают многочисленные преимущества: меньшие счета за электричество, меньший углеродный след и потенциально более высокую стоимость дома.Но эти преимущества обычно связаны со значительными затратами на установку и обслуживание, а величина выигрыша может сильно варьироваться от одного дома к другому. Эта статья поможет домовладельцам произвести финансовые расчеты, необходимые для определения жизнеспособности солнечной энергии в их домах.

Ключевые выводы

• Те, кто стремится к экологичности, могут подумать об оборудовании своего дома солнечными батареями.
• Солнечная энергия не только полезна для окружающей среды, но и вы можете зарабатывать деньги, продавая излишки энергии обратно в сеть.
• Хотя за последние годы затраты снизились, установка и обслуживание солнечных панелей могут быть довольно дорогостоящими.
• Солнечные панели лучше всего подходят для домов, которые постоянно находятся на солнце в течение года.
• Прежде чем переходить на солнечную энергию, обязательно изучите как социальные, так и экономические факторы.

Общие сведения о солнечной энергии

Фотогальванические (PV) солнечные технологии существуют с 1950-х годов, но из-за снижения цен на солнечные модули они считались финансово жизнеспособной технологией для широкого использования с начала тысячелетия.

Размер солнечной панели указан в терминах теоретического выходного электрического потенциала в ваттах. Однако типичная выходная мощность установленных фотоэлектрических систем, известная как «коэффициент мощности», составляет от 15% до 30% от теоретической выходной мощности. Бытовая система мощностью 3 киловатт-часа (кВтч), работающая с коэффициентом мощности 15%, будет производить 3 кВтч x 15% x 24 часа в день x 365 дней в году = 3942 кВтч / год, или примерно одну треть от типичного потребления электроэнергии. семьи в США.

Но этот расчет может вводить в заблуждение, потому что нет оснований говорить о «типичных» результатах; Фактически, солнечная энергия может иметь смысл для одного дома, но не для соседнего дома.Это несоответствие можно объяснить финансовыми и практическими соображениями, которые учитывались при определении жизнеспособности.

Прежде чем приобретать солнечные панели, поинтересуйтесь предложениями нескольких авторитетных установщиков для сравнения.

Солнечная энергия для дома: стоимость

Солнечная энергия требует больших капиталовложений, и основные затраты на владение системой оплачиваются авансом при покупке оборудования. Солнечный модуль почти наверняка составит самый крупный компонент общих расходов.

Другое оборудование, необходимое для установки, включает инвертор (для преобразования постоянного тока, производимого панелью, в переменный ток, используемый бытовой техникой), измерительное оборудование (если необходимо увидеть, сколько вырабатываемой мощности) и различные компоненты корпуса вместе с кабели и электропроводка.

Некоторые домовладельцы также рассматривают возможность хранения аккумуляторов. Исторически сложилось так, что батареи были чрезмерно дорогими и ненужными, если коммунальное предприятие платило за избыток электроэнергии, подаваемой в сеть (см. Ниже).Также необходимо учитывать затраты на монтажные работы.

Помимо затрат на установку, существуют некоторые дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией и обслуживанием фотоэлектрической солнечной батареи. Помимо регулярной очистки панелей, инверторы и батареи (если они установлены) обычно нуждаются в замене после нескольких лет использования.

Хотя указанные выше затраты относительно просты — часто компания, устанавливающая солнечные батареи, может указать цену на них для домовладельца, — определение субсидий, доступных от правительства и / или местного коммунального предприятия, может оказаться более сложной задачей.Государственные стимулы часто меняются, но исторически правительство США разрешало налоговый кредит в размере до 30% от стоимости системы.

Более подробную информацию о программах стимулирования в США, включая программы в каждом штате, можно найти на веб-сайте Базы данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE). В других странах такая информация часто доступна на правительственных или пропагандистских веб-сайтах, посвященных солнечной энергии. Домовладельцы также должны проконсультироваться со своей местной коммунальной компанией, чтобы узнать, предлагает ли она финансовые стимулы для установки солнечных батарей, и определить ее политику в отношении присоединения к сетям и продажи избыточной энергии в сеть.

97,7 гигаватт

В США в 2020 году было установлено 19,2 гигаватт солнечных фотоэлектрических мощностей, чтобы достичь 97,7 ГВт постоянного тока общей установленной мощности, чего достаточно для питания 17,7 миллиона американских домов.

Солнечная энергия для дома: преимущества

Существенным преимуществом фотоэлектрической установки является более низкий счет за электроэнергию, но величина этой выгоды зависит от количества солнечной энергии, которое может быть произведено с учетом имеющихся условий и способа, которым коммунальные предприятия взимают плату за электроэнергию.

Первое, что нужно учитывать, — это уровни солнечного излучения, доступные в географическом положении дома. Когда дело доходит до использования солнечных батарей, как правило, лучше находиться ближе к экватору, но необходимо учитывать и другие факторы. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) составляет карты США с указанием уровней солнечного излучения; инструменты на его веб-сайте предоставляют подробную информацию о солнечной энергии для конкретных мест в США.

Подобные карты и данные доступны и в других странах, часто от государственных природоохранных агентств или организаций по возобновляемым источникам энергии.Не менее важна ориентация дома; Для массивов на крыше, крыша с южной стороны без деревьев или других предметов, препятствующих солнечному свету, максимально увеличивает доступную солнечную энергию. Если это недоступно, панели можно установить на внешних опорах и установить вдали от дома, что потребует дополнительных затрат на дополнительное оборудование и кабели.

Второе соображение — это время производства солнечной энергии и то, как коммунальные предприятия взимают плату за электроэнергию. Выработка солнечной энергии происходит в основном во второй половине дня, а летом она выше, что относительно хорошо соответствует общему спросу на электроэнергию в теплом климате, поскольку именно в это время кондиционеры потребляют больше всего энергии.Следовательно, солнечная энергия ценна, потому что альтернативные методы производства энергии (часто электростанции на природном газе), используемые для удовлетворения пикового спроса на энергию, как правило, дороги.

Но коммунальные службы часто взимают с бытовых потребителей фиксированную плату за электроэнергию независимо от времени потребления. Это означает, что вместо того, чтобы компенсировать дорогостоящие затраты на пиковое производство электроэнергии, солнечные энергетические системы домовладельцев просто компенсируют цену, которую они взимают за электроэнергию, которая намного ближе к средней стоимости производства электроэнергии .

Однако многие коммунальные компании в США ввели схемы ценообразования, которые позволяют домовладельцам взимать плату по разным ставкам в течение дня, пытаясь отразить фактическую стоимость производства электроэнергии в разное время; это означает более высокие ставки днем ​​и более низкие ставки ночью. Фотоэлектрические солнечные батареи могут быть очень полезны в областях, где используется такая переменная во времени скорость, поскольку произведенная солнечная энергия компенсирует наиболее дорогостоящую электроэнергию.

Насколько это выгодно для конкретного домовладельца, зависит от точного времени и величины изменений ставок по такому плану.Аналогичным образом, коммунальные предприятия в некоторых местах имеют схемы ценообразования, которые меняются в разное время года из-за регулярных сезонных колебаний спроса. Те, у кого более высокие ставки летом, делают солнечную энергию более ценной.

Некоторые коммунальные предприятия имеют многоуровневые тарифные планы, в которых предельная цена на электроэнергию изменяется по мере роста потребления. Согласно этому типу плана, выгода от солнечной системы может зависеть от использования электричества в доме; в некоторых областях, где ставки резко возрастают по мере увеличения потребления, большие дома (с большими потребностями в энергии) могут получить наибольшую выгоду от солнечных батарей, которые компенсируют высокие предельные затраты.

Еще одним преимуществом солнечной системы является то, что домовладельцы могут продавать вырабатываемую солнечными батареями электроэнергию коммунальным предприятиям. В США это делается с помощью планов «чистого измерения», в которых бытовые потребители используют мощность, которую они вводят в сеть (когда скорость производства электроэнергии от солнечной батареи выше, чем уровень потребления электроэнергии в домашних хозяйствах), чтобы компенсировать мощность, потребляемая в другое время; ежемесячный счет за электроэнергию отражает чистое потребление энергии. Конкретные правила и политика измерения нетто различаются в зависимости от региона.Домовладельцы могут обратиться к базе данных DSIRE, а также должны связаться с местными коммунальными службами, чтобы получить более конкретную информацию.

Последним преимуществом является потенциальное влияние на стоимость дома из-за добавления солнечной батареи. В целом, разумно предположить, что солнечные батареи повысят стоимость большинства домов.

Во-первых, снижение счетов за электроэнергию в результате использования солнечной батареи дает неоспоримую финансовую выгоду. Во-вторых, тенденция к «зеленому» образу жизни означает, что растет спрос на дома с меньшим углеродным следом и питанием от возобновляемых источников.Наконец, покупка дома с уже установленной солнечной батареей означает, что инвестиции финансируются (для покупателя жилья) за счет ипотеки. Такая легкость финансирования потенциально делает солнечную энергию более доступной для покупателя жилья, чем покупка дома без солнечной энергии с последующим добавлением солнечной батареи.

Расчет стоимости солнечной энергии

После определения вышеуказанных затрат и выгод солнечную систему теоретически можно оценить с помощью метода дисконтированного денежного потока (DCF). Отток в начале проекта будет состоять из затрат на установку (за вычетом субсидий), а приток поступит позже в виде компенсации затрат на электроэнергию (как напрямую, так и через чистые измерения).

Вместо использования DCF жизнеспособность солнечной энергии обычно оценивается путем расчета нормированной стоимости электроэнергии (LCOE), а затем сравнения ее со стоимостью электроэнергии, взимаемой местным коммунальным предприятием. LCOE для бытовой солнечной энергии обычно рассчитывается как стоимость / киловатт-час ($ / кВтч или ¢ / кВтч) — тот же формат, который обычно используется в счетах за электроэнергию. Чтобы аппроксимировать LCOE, можно использовать следующее уравнение:

LCOE ($ / кВтч) = Чистая приведенная стоимость (NPV) стоимости владения за весь срок эксплуатации ($) / Выработка энергии за весь срок службы (кВт · ч)

Срок службы фотоэлектрического солнечного модуля обычно составляет 25-40 лет.Стоимость владения включает в себя затраты на техническое обслуживание, которые необходимо дисконтировать, чтобы определить чистую приведенную стоимость. Затем LCOE можно сравнить со стоимостью электроэнергии от коммунального предприятия; Помните, что соответствующая цена — это цена, которая возникает в периоды пика или около пика производства солнечной энергии.

Плюсы и минусы солнечных батарей для вашего дома

Как и у большинства вещей, у солнечной энергии есть свои преимущества и недостатки. В то же время некоторые экономические издержки могут быть покрыты социальными выгодами для окружающей среды и снижением вашего углеродного следа, что превышает чистую денежную оценку.

Плюсы

• Зеленая энергия, снижающая выбросы углекислого газа

• Чистый счетчик позволяет продавать излишки произведенной энергии

• Вы можете иметь право на определенные налоговые льготы

Минусы

• Затраты на установку и техническое обслуживание по-прежнему высоки

• Солнечная энергия работает только при отсутствии солнца

• Детали системы необходимо заменять каждые несколько лет

• Срок действия некоторых налоговых льгот истек или истекает

Часто задаваемые вопросы

Может ли дом работать только на солнечной энергии?

На практике это не всегда возможно.Это связано с тем, что солнечная энергия работает только тогда, когда светит солнце, а это означает, что в пасмурную погоду или в ночное время они не вырабатывают электричество. В это время есть несколько аккумуляторных решений, обеспечивающих питание, но они по-прежнему довольно дороги. Большинство домов с солнечными панелями все еще время от времени полагаются на электросеть.

Действительно ли вы экономите деньги с помощью солнечных батарей?

В зависимости от того, где вы живете, вполне возможно, что система со временем окупит себя и даже больше. Это связано с тем, что вы не будете тратить столько денег на покупку электроэнергии в коммунальном хозяйстве, а при наличии нетто-счетчиков вы можете еще больше сократить свои счета,

Сколько стоит солнечная панель?

Цены стабильно снижаются на протяжении многих лет.Общая стоимость будет зависеть от того, сколько киловатт мощности будет генерировать ваш массив. Согласно сообщениям потребителей, после учета налоговых льгот на солнечную энергию стоимость системы солнечных панелей в доме среднего размера в США в 2021 году составит от 11000 до 15000 долларов.

Сколько времени потребуется, чтобы солнечные батареи окупились?

В зависимости от того, где вы живете, и размера вашей системы, для достижения безубыточности солнечной установки может потребоваться в среднем от 10 до 20 лет.

Итог

Решение о том, устанавливать ли солнечную солнечную систему, может показаться сложной задачей, но важно помнить, что такая система — это долгосрочное вложение. Во многих регионах солнечная энергия является хорошим выбором с финансовой точки зрения.

Даже если будет установлено, что стоимость солнечной энергии незначительно выше, чем стоимость электроэнергии, купленной у коммунального предприятия, домовладельцы могут пожелать установить солнечную энергию, чтобы избежать потенциальных колебаний стоимости энергии в будущем, или могут просто захотеть выйти за рамки своих личных финансовых мотивов и использования. солнечная энергия для «зеленого» проживания.

3 Технологии производства электроэнергии из возобновляемых источников | Электроэнергия из возобновляемых источников: состояние, перспективы и препятствия

Эрнст, Б., Б. Оуклиф, М.Л. Альстром, М. Ланге, К. Мёрлен, Б. Ланге, У. Фокен и К. Рориг. 2007. Предсказание ветра. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6): 78-89.

ETSO (Европейские операторы систем передачи). 2007. Европейское исследование интеграции ветра (EWIS) на пути к успешной интеграции ветроэнергетики в европейские электрические сети.Брюссель. Доступно по адресу http://www.etsonet.org/upload/documents/Final-report-EWIS-phase-I-approved.pdf.

Флетчер, Э.А. 2001. Солнечная термическая обработка: обзор. Журнал инженерии солнечной энергии 123: 63-74.

Гюк, И. 2008. Хранение энергии для более зеленой сети. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

Хоулинс Д. и М. Ротледер. 2006. Возрастающая роль прогнозирования ветра в рыночных операциях CAISO.Стр. 234-238 на конференции и выставке Power Systems, 2006 (PSCE ’06). Вашингтон, округ Колумбия: Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике). 2005. Выпуск за ноябрь / декабрь: Работа с ветром — интеграция ветра в энергосистему. Журнал IEEE Power & Energy 3 (6).

IEEE. 2007a. Выпуск за ноябрь / декабрь: Интеграция ветроэнергетики, политика вождения и экономика. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6).

Джонс, А.Т. и У. Финли. 2003. Последние разработки в области мощности градиента солености. Стр. 2284-2287 в ОКЕАНАХ 2003: празднование прошлого, объединение в будущее. Колумбия, штат Мэриленд: Общество морских технологий.

King, D.L., W.E. Бойсон, Дж. Мраточвиль. 2004. Модель производительности фотоэлектрических массивов. Отдел исследований и разработок фотоэлектрических систем. Альбукерке, Северная Мексика: Sandia National Laboratories.

Кропоски, Б. 2007. Взаимосвязь и хранение возобновляемых источников энергии. Презентация на первом заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 18 сентября 2008 г.Вашингтон, округ Колумбия,

Манчини Т., П. Хеллер, Б. Балтер, Б. Осборн, С. Вольфганг, Г. Вернон, Р. Бак, Р. Дайвер, К. Андрака и Дж. Морено. 2003. Системы Блюдо Стирлинга: Обзор развития и состояния. Журнал инженерии солнечной энергии 125: 135-151.

Маккенна, Дж., Д. Блэквелл, К. Мойес и П.Д. Паттерсон. 2005. Возможна поставка геотермальной электроэнергии с побережья Мексиканского залива и нефтяных месторождений Среднего Континента. Нефтегазовый журнал (5 сентября): 3440.

Майлз, А.C. 2008. Гидроэнергетика в Федеральной комиссии по регулированию энергетики. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

Миллс, Д., П. Ле Ливр и Г.Л. Моррисон. 2004. Подход к более низким температурам для очень больших солнечных электростанций. Материалы 12-го Международного симпозиума по солнечной энергии и химическим энергетическим системам (SolarPACES ’04), Оахака, Мексика.