Обзор альтернативных источников энергии для частного дома

В условиях нынешнего постоянного роста тарифов владельцы частных домов начинают потихоньку использовать в своём хозяйстве альтернативные источники энергии. Это позволяет экономить на услугах ЖКХ. А некоторые владельцы просто лишены возможности подключения к энергетическим ресурсам. То есть, в некоторые районы просто невозможно провести электричество, отопление или это стоит очень дорого. Поэтому люди всё чаще обращают внимание на такие источники энергии, которые даёт природа, или получаемые из отходов жизнедеятельности человека. В результате появились некоторые устройства, которые мы рассмотрим в этой статье. Если для жителей многоквартирных домов использовать такие установки проблематично, то жители частного сектора вполне могут таким способом экономить на счетах за «коммуналку». Современные установки альтернативной энергии позволяют самостоятельно получать тепло, электричество и даже газ. Некоторые помимо обеспечения энергоресурсами дома, ещё и умудряются продавать их излишки.

Давайте, вкратце перечислим основные источники альтернативной энергии, которые можно использоваться в частном доме. Это:

• Использование солнечной энергии для получения тепла и электричества;
• Использование ветрогенераторов;
• Различные виды тепловых насосов;
• Энергия из биотоплива;
• Самодельные гидроэлектростанции;
• Прочие.

Теперь рассмотрим эти пункты подробнее.

Солнечная энергия для получения электричества и тепла

Солнце ─ это один из наиболее распространённых и мощных источников энергии, используемых в частных домах. С помощью различных установок солнечную энергию преобразовывают в тепло или электричество. Очень часто в домах можно встретить оба варианта. Современные модели и позволяют получать тепло и электричество в ясную погоду даже зимой. Так, что если в вашем регионе много солнечных дней, то такие установки рекомендуются для использования .

Получение электричества

Солнечные батареи, используемые для в электричество, собраны из фотоэлементов. Фотоэлектрические пластины изготовлены на базе кремния с различными добавками. Когда на них попадает солнечный свет, они испускают электроны и возникает электрический ток. В основе этого процесса лежит явление p-n перехода.

Фотоэлементы в зависимости от своей структуры бывают монокристаллическими и поликристаллические. Монокристаллические имеют КПД немного выше поликристаллических, и показывают хорошую производительность даже в пасмурную погоду.

Получение тепловой энергии

Солнечную энергию в частных домах также используют для нагрева воздуха или воды. Для этого применяется установка под названием солнечный коллектор. При этом нагретая вода может быть использована как для обогрева дома, так и для горячего водоснабжения. Чтобы минимизировать влияние погоды, тепловые коллекторы используются совместно с бойлерами и котлами на газе или электричестве. Можно выделить три основных типа солнечных коллекторов:

• Плоские;
• Вакуумные;
• Воздушные.

Плоские коллекторы

Конструкция таких коллекторов довольно простая и их часто можно встретить в частных домах и дачных участках. Такие коллекторы представляют собой короб, одна сторона которого прозрачная (стекло, поликарбонат, плёнка), а вторая выкрашена в чёрный цвет и теплоизолирована. Между этими стенками находится абсорбер. Часто для этого используется медный змеевик.

Солнечные лучи нагревают конструкцию и через абсорбер передаёт тепло воды, циркулирующей в змеевике. КПД таких систем небольшой, но они просты и могут быть изготовлены своими руками. Такие системы могут быть использованы для ГВС в летнее время года. Зимой в российском климате они неработоспособны.

Вакуумные коллекторы

Такие системы изготавливают промышленным способом и могут применяться для ГВС и отопления дома круглый год. Здесь теплоноситель находится в медной трубке, которая помещена в стеклянную большего диаметра, и между ними откачан воздух. Благодаря вакууму достигается идеальная теплоизоляция.

В состав систем с вакуумным коллектором входит накопитель, где подогревается вода. Циркуляция воды обеспечивается при помощи насоса, а вода обычно разделена на два контура. Через вакуумный коллектор может циркулировать какой-нибудь антифриз, который будет отдавать тепло в бойлере воде, циркулирующей в системе отопления частного дома или ГВС. Стоимость подобных систем высока и окупаются они несколько лет.

Воздушные коллекторы

Это самый простой и малоэффективный вариант сбора солнечной тепловой энергии. По своей конструкции воздушные коллекторы напоминают плоские. Есть короб с прозрачной внешней стороной и теплоизолированной нижней. Через внутреннее пространство проходит воздух самотёком или под действием вентилятора.

Подобные установки работают летом, ранней осенью и весной весь световой день. В частных домах их обычно используют для обогрева подсобных помещений, сараев с животными, гаражей.

Ветрогенератор в частном доме

Ещё одним неиссякаемым источником энергии на нашей планете является ветер. Для преобразования энергии ветра в электрическую применяются ветрогенераторы. Их целесообразно устанавливать в частных домах тех регионов, где высокая среднегодовая скорость ветра. Обычно это прибрежные и равнинные районы.

Тепловые насосы

Тепловой насос – это ещё один вариант установки для организации отопления и ГВС в частном доме. Только здесь используется не солнечная энергия, а тепло от земли, воды и воздуха. В основу положен принцип холодильника, при котором тепло отбирается у какой-то среды и передаётся в систему отопления.

В зависимости от среды, у которой отбирается тепло, и куда оно передаётся, различают тепловые насосы:

• Вода-вода;
• Воздух-воздух;
• Воздух-вода;
• Грунт-вода.

Вне зависимости от среды, с которой идёт работы, в установках подобного типа присутствуют: компрессор, теплообменник, испаритель.

Вода-вода

Тепловые насосы типа «вода-вода» отбирают тепло у воды из грунтовых вод и передают его воде, циркулирующей в системе отопления и ГВС частного дома. Коллектор для сбора тепла укладывается в водоёме (он не должен промерзать целиком) рядом с домом или под него бурятся скважины. Скважины бурятся на глубину около 15 метров.

Воздух-воздух

Это наиболее доступный вариант среди всех тепловых насосов. Конструкция таких установок похожа на сплит-систему. Электричество в насосах воздух-воздух расходуется на отбор тепла из окружающей среды и перекачка его в дом. Современные модели таких насосов могут работать при сильных морозах, хотя при этом падает их эффективность.

Один киловатт электроэнергии в таких системах превращается примерно в 5 кВт тепла.

Отсутствие подведенных коммуникаций – не повод не купить понравившийся или доступный по деньгам загородный участок. А высокие цены на электроэнергию и другие энергоносители – лишь стимул поэкспериментировать и поизобретать то, что поможет жилью стать независимым, а владельцам – получить большую экономию на платежах за недвижимость. Опыт пользователей портала, новые предложения на рынке, интересные решения – в теме этой недели рассмотрим все, что нужно, чтобы сделать дом автономным.

Статьи:

Нам предстоит построить автономный загородный дом, а это требует комплексного подхода. Тут и о должном утеплении нужно позаботиться, и знать, какие технологии использовать.

Источник бесперебойного питания, твердотопливный котел, дизельный генератор и домашняя солнечная электростанция. Представляем продукты, необходимые тем, кто создает автономное жилье.

Модульный каркасный дом для постоянного проживания - рассказываем о великолепной работе умельца нашего портала.

На помощь придет система электроснабжения (автономная) частного дома. Пользователи FORUMHOUSE рассказывают о системах автономного электроснабжения: от простых до самых сложных.

Не у каждого человека есть возможность подключиться к трубопроводу с «голубым топливом». Что делать, если газа в помещении нет, или его подключение не светит в ближайшей перспективе? Альтернативой станет сжиженный газ из баллонов.

Первоочередная задача любого загородного жителя - обеспечить свой дом теплом и светом. Уменьшить расходы на отопление помогут альтернативные источники энергии.

Видео:

Установка солнечных батарей . Для тех загородных домов и домиков, в которых отсутствует электрическая сеть, хорошим источником электроснабжения могут послужить солнечные панели. Специалист продемонстрирует монтаж системы автономного электроснабжения на фасад здания и подключение кабельных линий.

Тепловые насосы . Тепловые насосы придуманы уже более 100 лет тому назад. Это довольно оригинальное решение брать энергию из земли и преумножать её. Подведение газа представляет серьёзную проблему, а на отопление жилья электричеством уходит слишком много денег, поэтому стоит задуматься и рассмотреть этот вариант.

Альтернативное отопление. Комплекс систем . Тема использования альтернативной энергии с каждым годом все актуальней в мире, даже в многоквартирных домах. Для многих россиян этот вопрос особенно актуален. В этом сюжете рассмотрим необычный комплекс, состоящий из нескольких источников альтернативной энергии, таких, как гелиоколлектор и воздушный насос. Также рассматриваем вариант подключения теплового насоса.

Автономная канализация. Особенности выбора . Задумываясь об отводе канализации на участке, стоит внимательнее изучить рынок и присмотреться к современным очистным сооружениям. Автономная канализация является, пожалуй, самым популярным вариантом, но важно правильно выбрать установку.

Установка инвертора для котла . В этом сюжете мы расскажем вам о насущной проблеме каждого владельца частного дома: о бесперебойном электроснабжении котла и другого отопительного оборудования. Для того, чтобы пробоем с электричеством не возникало, нужно установить инвертор или источник бесперебойного питания. Как его выбрать, подобрать аккумулятор, правильно установить и какие условия обеспечить – расскажем по порядку.

Генераторы: выбор, особенности эксплуатации и обслуживания . Генератор – двигатель, который преобразует свою энергию в электричество. Он часто используется при строительстве «в поле», а также в тех загородных домах, где с постоянным электричеством существуют проблемы. Поговорим о том, как правильно выбрать генератор и как им нужно пользоваться.

Темы на форуме:

В этой теме участники портала рассматривают технические решения и требуемые материалы для энергообеспечения автономного дома, которые позволяют создавать простые и надежные системы отопления, вентиляции, электроснабжения и т. п., требующие минимального обслуживания за всё время эксплуатации дома. Создать автономный частный дом своими руками – можно, главное читать FORUMHOUSE.

Как заставить ветер и солнце работать на себя, какое оборудование нужно для автономной жизнедеятельности дома – пользователи рассказывают о своем опыте приобретения и использования.

Участник портала Vit555 , «всеми четырьмя упираясь, медленно, но верно приплывает к автономке». Как сделать автономный дом – читатели присоединились к обсуждению этой темы.

Здесь участники FORUMHOUSE делятся опытом организации автономной газификации на участке.

С момента, когда Aleksei2011 сделал первый «альтернативщик», прошло немало времени. Теперь топикстартер живет на даче, и электричество у него от самодельной ветросолнечной системы, состоящей из двух ветрогенераторов – это настоящий автономный жилой дом. За это время участник портала почерпнул много информации и немало «всяких экспериментов и выводов сделал».

Где и какой ветрогенератор купить в Москве и на всем постсоветском пространстве, какова стоимость, какой мощности достаточно для его работы – в этой теме участники портала обсуждают, как достичь энергетической независимости на загородном участке.

И в тех случаях, когда на загородном участке нет центрального водопровода, и там, где вода вроде и проведена, но подается нерегулярно, поможет независимый источник водоснабжения. В этой горячей теме пользователи портала обсуждают, как самостоятельно пробурить скважину.

Что нужно, чтобы сделать собственную, независимую систему питания жилого дома – участники FORUMHOUSE делятся советами и опытом.

О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать можно и для отопления отдельного дома.

Виды альтернативных источников энергии

Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:

• солнечные батареи;
• солнечные коллекторы;
• тепловые насосы;
• ветрогенераторы;
• установки для поглощения энергии воды;
• биогазовые установки.

Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.

Видео: какую природную энергию можно использовать

Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме

Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте

Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.

Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом

Видео: изготовление солнечной батареи своими руками

Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.

Устройство и использование солнечных коллекторов

Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.

Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством

На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:

• воздушные;
• трубчатые;
• плоские.

Воздушные

Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета

Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.

Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.

Трубчатые

Плюс такого коллектора - простота и надежность

Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.

Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.

Плоские

Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы

Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.

Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.

Полная инструкция по изготовлению монтажу солнечного коллектора в нашей следующей статье:

Использование энергии ветра

Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:

• генератора;
• высокой башни;
• лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
• батареи;
• системы электронного управления.

Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии(в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.

Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер

Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.

Достоинства:

• отсутствие выбросов;
• автономность;
• использование одного из возобновляемых ресурсов;

Недостатки:

• необходимость в постоянстве ветра;
• высокая начальная цена;
• шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
• занимают большие площади.

Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении

Пошаговое руководство по изготовлению ветрогенератора своими руками на нашем сайте:

Вода как источник энергии

Самый известный способ использования воды для получения электричества - это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.

Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.

Недостатки:

• затопление прибрежных территорий;
• уменьшение численности обитателей рек;

Для использования энергии воды строят специальные станции

Сила течений

Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.

Энергия приливов

Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.

Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.

Плюсы этого способа:

• дешевое обслуживание;
• приманка для туристов.

Недостатки:

• значительные затраты на строительство;
• вред для морской фауны;
• ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.

Применение биогаза

Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:

• герметичного бака;
• шнека для перемешивания органических отходов;
• патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
• горловины для заливки отходов и воды;
• патрубка, по которому поступает полученный газ.

Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.

К устройству и правилам эксплуатации такого предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.

Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево

Этот продукт переработки отходов можно использовать как:

• сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
• замену природному газу в плитах, горелках и котлах.

Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:

• выбросы от сжигания;
• несовершенная технология получения;
• цена аппарата для создания биогаза.

Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз - опасное для здоровья горючее вещество

Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.

Применение биотоплива (биогаза)

Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:

• наружного контура с теплоносителем;
• внутреннего контура с теплоносителем;
• испарителя;
• компрессора;
• конденсатора.

В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.

Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание

Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.

Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы

К достоинствам этих установок можно отнести:

• энергоэффективность;
• пожаробезопасность;
• многофункциональность;
• длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.

Слабой стороной подобной системы являются:

• высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
• требование к состоянию питающей электросети;
• более шумные, чем классический газовый котел;
• необходимость проведения буровых работ.

Видео: как работают тепловые насосы

Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.

Сегодня мы поговорим про автономное электричество, какое оно бывает, как оборудовать дом таким источником электроэнергии, как проводить подбор оптимальных систем. И самое главное, «стоит ли овчинка выделки».

Особенности подключения к сетям ЛЭП

Без электричества сейчас трудно представить комфортабельное жилье. Благодаря ему жилище освещается, обогревается, выполняется готовка пища, и нагрев воды. Вот только далеко не всегда есть возможность обеспечить электричеством жилье, особенно если дом находится далеко от города.

Многим владельцам загородных домов и дачных участков, особенно если они находятся далеко от цивилизации, приходится решать вопрос с энергообеспечением дома.

Самым распространенным решением является подключение дома к сетям ЛЭП, однако они далеко не везде имеются или же ближайшая линия находится на приличном удалении от дома.

В таком случае обеспечение электричеством дома может оказаться очень дорогим удовольствием. Ведь придется согласовывать вопросы по поставкам этого источника энергии с соответствующими органами, оплачивать установку подстанции и опор ЛЭП для подведения к дому.

И особенно неприятно то, что приобретаемое оборудование, причем за немалые деньги (подстанция, провода, опоры) перейдут на баланс местных энергосетей, то есть владельцем всего будут являться они, а владельцу дома еще придется и платить за поставки электроэнергии.

Поэтому такой вариант для многих может стать нецелесообразным, достаточно хлопотным и дорогостоящим.

Автономные источники электроэнергии

Второй вариант обеспечить загородный дом электричеством – использовать автономные источники энергообеспечения. Такими источниками могут стать ветер, солнце, вода и горючие материалы.

Используя автономное энергообеспечение, владелец дома становится полностью независимым в плане получения электроэнергии для потребления.

Не требуется никаких согласований, протяжки ЛЭП и т. д. Конечно, получение электроэнергии все равно будет связано затратами. И на начальном этапе они будут достаточно весомыми, поскольку необходимое оборудование стоит немало.

В дальнейшем необходимо еще и проведение обслуживания всех составляющих системы энергообеспечения, но в итоге все окупиться.

Коротко рассмотрим самые распространенные автономные источники электроэнергии.

Солнечные панели

Сейчас все большую популярность завоевывают . Суть такого источника проста – имеются полупроводниковые фотоэлементы, в которых при попадании на них солнечных лучей генерируется электрический заряд.

Количество вырабатываемой энергии напрямую зависит от площади фотоэлементов, поэтому они собираются в панели.

Панель площадью в 1 м. кв. способна выдать 100 Ватт мощности с напряжением 20-25 В.

Чтобы полностью обеспечить дом электричеством площадь панелей должна быть значительной.

Из положительных качеств такого источника электроэнергии является его долговечность, полная экологичность, бесшумность.

Панели требуют минимум обслуживания, а электроэнергия, выработанная ими, является полностью бесплатной и доступной.

Но есть и недостатки. Для обеспечения электроэнергии в необходимом количестве, площадь панелей может достигать значительных размеров, которые еще нужно и правильно расположить.

Энергия эта непостоянна. В солнечные дни панели будут работать с максимальным выходом, но бывают же и пасмурные дни. Поэтому общее количество выработанной электрической энергии зависит от того, сколько солнечных дней в году в регионе, где располагается дом.

Еще один недостаток, причем весомый – это стоимость панелей. Цена за каждый Ватт выработанной энергии составляет сейчас примерно 1,5 $, то есть только за панели, вырабатывающие 1 кВт электроэнергии, придется выложить 1,5 тыс. долларов. А еще потребуется покупать и остальное оборудование, необходимое для работы системы.

Ветроэлектрические установки

Вторая по популярности автономная система энергообеспечения – ветряная. Для получения электроэнергии используются ветрогенераторы.

По сути, это обычные генераторы, на ротор которых надеты лопасти. За счет ветра ротор вращается и происходит генерация электричества.

Из положительных качеств ветрогенераторов отмечается достаточно компактные размеры, относительная бесшумность работы, экологичность, долговечность. Также существует возможность самодельного изготовления такого генератора.

Но недостатков у ветряной системы больше. Первый из них – стоимость, обойдутся ветряные генераторы не дешево.

Учитывая то, что КПД ветрогенераторов невысокая, то для полного обеспечения дома электричеством, потребуется установка трех и более ветряков небольшой мощности или же одного, но достаточно производительного. И в обоих случаях затраты на приобретение будут значительными.

Опять же необходимо учитывать и климатические условия. В зонах, где средний годовой показатель скорости ветра не превышает 8 м/с, использовать ветрогенераторы будет нецелесообразно, поскольку они неспособны будут работать в оптимальном режиме.

Стоит также учитывать, что в дни полнейшего безветрия можно остаться без электричества, поэтому использовать ветряную автономную систему энергообеспечения лучше, если имеется резервный источник электроэнергии.

Топливные генераторные установки

Резервным источником электроэнергии могут стать генераторы, работающие на жидком или газообразном топливе (бензин, дизтопливо, газ).

Здесь все просто: установка состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора. Двигатель вращает ротор, и генератор вырабатывает энергию.

Полностью автономной такую систему назвать нельзя, все-таки необходимо топливо, которое еще и дорожает постоянно. Но как резервный источник электроэнергии такие генераторные установки являются самыми оптимальными.

В случае, когда пасмурная погода стоит уже несколько дней или же наблюдается безветрие, всегда можно запустить генераторную установку для восполнения заряда батарей.

Из положительных качеств генераторных установок, работающих от топлива, отмечается постоянная доступность электроэнергии, такие установки сравнительно дешевые, они обеспечивают хороший выход энергии.

К недостаткам же их относится потребность в топливе, что обеспечивает постоянные затраты. Такие установки не могут работать длительный период, а двигатели внутреннего сгорания требуют технического обслуживания.

Также для использования генераторных установок необходимо отведение отдельного помещения и организацию отвода выхлопных газов, ну и, естественно, ни о какой экологичности и речи быть не может.

Гидроэлектростанции

Реже всего в качестве автономного источника питания используется гидроэлектростанция по одной простой причине, далеко не у всех возле дома протекает река или мощный ручей.

Суть работы такой станции сводится к тому, что текущая вода вращает лопасти турбины, за счет чего в генератор вырабатывает электричество.

Положительные качества гидростанций таковы: стабильная подача энергии круглосуточно, поскольку вода в реке или ручье не замедляет скорость движения. Такие станции полностью экологичны, долговечны и практически не требуют обслуживания.

Главным же их недостатком является необходимость установки на берегу реки или возле ручья. При этом скорость движения воды должна быть высокая.

Гидростанция способна вырабатывать энергию и при медленном движении воды, но в таком случае река зимой будет покрываться льдом, и использовать станцию уже не получиться.

Большая же скорость воды будет являться гарантией того, что река или ручей не перемерзнут. Второй недостаток – стоимость станции.

И все же концепция обеспечения дома автономной системой энергообеспечения является перспективной и многие ею интересуются.

Выше мы рассмотрели основные виды источников электричества, но их одних недостаточно, чтобы в доме была электроэнергия.

Дополнительно стоит отметить, что эффективность любой автономной системы зависит от правильности расчетов.

Особенности установки и эксплуатации автономных источников

Перед тем как приобретать и устанавливать любую из систем, нужно правильно произвести все необходимые расчеты ведь со временем количество потребителей электроэнергии в доме может увеличиться, к примеру вы решите установить и это нужно учесть в расчетах.

Рассмотрим для начала на примере солнечной системы.

Солнечная автономная система.

Все расчеты нужно начинать с подсчетов суммарного потребления электроэнергии в доме, то есть подсчитать мощность всех потребителей. При этом важно их разделить.

Дело в том, что часть потребителей электроэнергии без проблем работают от сети с постоянным током и напряжением в 12 или 24 В. Такими потребителями могут быть те же светодиодные лампы, которые лучше установить вместо обычных ламп накаливания. Да и вообще, все работы следует начинать с оснащения дома экономичными потребителями электроэнергии.

Исходя из суммарной мощности потребления тока, производится подбор аккумуляторных батарей и инвертора. И только после этого переходят к подсчету количества солнечных панелей, а также подбора контроллера.

Можно и не заниматься вычислением площади солнечных панелей, емкостью АКБ и инвертора.

Многие производители предлагают уже готовые комплекты, включающие все необходимое оборудование. При приобретении такого комплекта достаточно знать только суммарное потребление электроэнергии.

Причем при выборе комплекта важно учитывать, чтобы у него имелся некий запас по мощности, чтобы вся система не работала на предельных значениях. Общая стоимость такой системы во многом зависит от ее мощности.

Подводим итог

Автономное электричество в доме является достаточно интересным решением. Но стоимость его пока достаточно высока, поэтому не всем будет по карману.

Но с другой стороны, при отсутствии подключения к промышленным ЛЭП, и больших расстояниях до цивилизации, лучше все же потратиться на автономное энергообеспечение, чем протянуть новую линию. Но в каждом отдельном случае хозяин дома принимает решение сам.

Для обеспечения собственного загородного дома или дачи светом и теплом нужно не так много энергии — в среднем 15 кВт. Этого хватит, чтобы одновременно включать чайник, стиральную машину и телевизор. Однако получить эти 15 кВт из государственной сети не всегда возможно.

Оборудование подстанций и само сетевое хозяйство России находится в таком состоянии, что буквально год назад властям в каждом регионе пришлось принимать меры по его восстановлению. Естественно, что эти меры в первую очередь вылились в плату за техническое присоединение, которая сильно отличается по регионам. По традиции, она самая высокая в Москве и Подмосковье. Построив дачу где-нибудь в Истринском или Одинцовском районе, потенциальному потребителю придется заплатить за каждый необходимый ему 1 кВт от 10 570 до 12 972 руб.

Владельцы загородной недвижимости стали подумывать о том, как избежать этой платы. Наиболее привлекательными кажутся экологически безопасные виды альтернативного генерирующего электрооборудования.

Распространено использование так называемых . Такие батареи устанавливают в доме, где суточное энергопотребление не превышает 5 кВт-ч. Необходимая мощность солнечных батарей для обеспечения нагрузки в доме может колебаться от 40 Вт до 5 кВт. Однако для отопления и приготовления пищи должны использоваться другие источники энергии: тратить дорогую «фотоэлектрическую» энергию для преобразования в тепло слишком расточительно. В этом случае не удастся обойтись без , который спасет в случае полного отсутствия солнца (что случается достаточно часто).

Обычно солнечную электростанцию устанавливают для использования в летнее время (ее хватает на освещение, телевизор, сигнализацию и работу бытовой техники). Система должна включать в себя аккумуляторы (которые могут подзаряжаться резервным дизель-генератором), контроллер заряда/разряда и инвертор. Для сезонного использования на даче обычно используются модули солнечных батарей мощностью 40-200 Вт. Стоимость 1 Вт солнечной батареи составляет около 150 руб., цены на такие небольшие системы начинаются от 8-9 тыс. руб.

Система, обеспечивающая гарантированную выработку 5 кВт-ч в сутки (среднее потребление загородного дома), будет стоить от 250 тыс. руб. плюс стоимость резервного генератора и монтажа. Солнечные электростанции выгодны только при сезонном использовании в небольшом объеме — до 10-15 кВт-ч в сутки. Фотоэлектрические станции обычно используют на дачах, в садовых товариществах или дачных поселках, где могут на несколько дней отключить электричество, качество его оставляет желать лучшего (зачастую электросети перегружены), а деньги за него собирают и зимой, даже когда в поселке никто не живет. Впрочем, солнечно-дизельные системы позволяют существенно экономить топливо по сравнению с чисто дизельной системой электроснабжения. Стоимость 1 кВт электроэнергии от солнечных батарей в наших условиях составляет от 6 до 10 руб. То есть в три-пять раз дороже, чем электричество по государственному тарифу. Однако это самый выгодный по сравнению с другими вид альтернативного энергооборудования.

Ветер в кармане

Ветроустановки более привычны глазу российского обывателя, чем солнечные батареи. По крайней мере, на картинках с американскими пустынями их видел каждый. В наших условиях ветряки встретишь редко: ветра в России мало. В средней полосе России среднегодовая скорость ветра — 3-4 м/с, а для обеспечения стабильной и эффективной работы ветряка необходима среднегодовая скорость ветра не менее 5 м/с. Тем не менее ветроустановки у нас есть. Одна даже промышленного масштаба — ветропарк на 50 МВт в Калининградской области.

Без господдержки этот вид энергетики и не может получить широкого распространения. Однако некоторые готовы поставить ветряк в собственном огороде. В загородных домах применяются малые ветрогенераторы мощностью 500 Вт. Ветроустановка мощностью 5 кВт стоит порядка 500 тыс. руб., а 2 кВт — 180-190 тыс. руб. Эта цена сравнима с затратами на подключение к сети. Маленькая ветроустановка мощностью 500 Вт стоит порядка 30 тыс. руб. Стоимость 1 кВт-ч в два-три раза больше тарифа электросетей.

Для подключения не требуется большого количества проводов: обычно малые ветряки устанавливаются недалеко от дома. Рекомендуются гибридные ветро-солнечные системы. В этом случае ветряк и солнечные батареи дополняют друг друга, ведь обычно, когда плохая погода, дует ветер и наоборот.

Водные процедуры

Тем, у кого недалеко от дома есть речка с хорошим перепадом воды, можно рекомендовать микроГЭС. Это сооружение напоминает монстров советского строительства, перекрывших Волгу и Енисей, но только эти по сравнению с настоящими гидростанциями просто малыши. МикроГЭС считаются гидроэлектростанции мощностью до 100 кВт. Сама микроГЭС устанавливается на реке, от водозабора идет металлический трубопровод, на выходе которого устанавливается гидротурбина с электрогенератором. Такие микроГЭС в основном используются в горных районах — на равнине необходимо строить плотину для обеспечения необходимого напора.

При строительстве микроГЭС мощностью от 10 кВт и выше необходимо получать разрешения от соответствующих органов на землеотвод, водопользование, подключение к сетям и т. п. Выпускаемое в России оборудование для микроГЭС мощностью 10 кВт стоит порядка 240 тыс. руб. плюс инженерно-строительные работы, которые удорожают конечную стоимость станции в два-три раза. Сама электроэнергия получается довольно дешевой, но из-за больших вложений на начальном этапе быстрой окупаемости ждать не стоит. Вложения окупятся минимум через шесть-семь лет при постоянном использовании энергии от микроГЭС.

Тепло земли

Помимо альтернативных источников энергии есть еще и альтернативные источники тепла. Наиболее привычным можно назвать котел, работающий на необычном топливе — древесных гранулах. Древесные топливные гранулы (паллеты) — это небольшие цилиндрические прессованные изделия из древесины диаметром 4-12 мм, длиной 20-50 мм, изготовленные из высушенных опилок, стружки, древесной муки, щепы и древесной пыли. При сжигании гранул количество выделяемого углекислого газа не превышает объемов выбросов, которые образовались бы при естественном разложения древесины. Кроме того, энергосодержание 1 кг пеллет соответствует 0,5 л жидкого дизельного топлива. Тонна древесных гранул выделяет при сжигании 5 тыс. кВт тепловой энергии.

Котлы на пеллетах довольно удобны в применении. В них предусмотрена автоматизированная подача топлива, и на дом площадью 120 кв. м. требуется примерно 7 тонн пеллет в год. Цена 1 тонны — 120 евро. Сложностей в обслуживании котла всего две: место для хранения пеллет (поскольку они не терпят влаги) и доставка топлива. Рынок развит плохо, в основном все производство экспортно ориентированное. Поэтому прежде, чем устанавливать котел на пеллетах, надо подумать о том, где эти пеллеты брать.

Можно обойтись и вовсе без топлива — воспользоваться энергией земли. Для этого существуют тепловые насосы. Они используются в 70% домов в Швеции, но практически не используются у нас. Тепловые насосы (солнечные коллекторы), как и солнечные батареи, нагреваются от солнца. Оптимально использовать их с весны по осень. С их помощью можно полностью покрыть потребность в горячей воде и обойтись без электричества или другого источника энергии.

Коллектор на среднюю семью занимает 2-3 кв. м плюс бак на 150-200 л. Стоимость оборудования — от 30 тыс. руб., но экономическая эффективность достигается только в том случае, если в доме нет газа.

Существуют два основных типа солнечных коллекторов — плоские и с вакуумной трубкой. При использовании летом их эффективность примерно одинакова, но в холодное время года нужно применять вакуумные коллекторы, которые могут работать и зимой при температуре до -35 o C. В обычных коллекторах вода нагревается до 50-60 o C, в вакуумных — до 80-90 o C. В остальном системы похожи — нужен еще теплоаккумулирующий бак и в большинстве случаев элементы для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе.

Вакуумные коллекторы можно использовать и для отопления, при работает в паре с бойлером. Коллектор обеспечит от 10 до 40% энергии для отопления. Большее число актуально для регионов с солнечными зимами, например Бурятии.

Экономическая целесообразность

Срок окупаемости солнечных нагревательных систем — 4-7 лет. В целом никакой экономической эффективности в альтернативных источниках электроэнергии и тепла нет. Если сеть недалеко или в доме есть газ, традиционным видам электричества в плане цены альтернативы нет.

Все эксперты сходятся во мнении, что в частном использовании нецелесообразно устанавливать ветряки или солнечные коллекторы, если только вы не живете посреди тайги или в степи за несколько сотен километров до ближайшей линии электропередачи.