Alternativní energie pro dům: přehled nestandardních zdrojů energie

“Zelená energetika” přitahuje opravdu kosmickými perspektivami. Z životního prostředí lze zcela zdarma získávat nevyčerpatelnou energii pro provoz autonomních systémů. Navíc se její zdroje denně obnovují bez zásahu člověka.

Abychom však mohli tyto dary přírody správně využívat, musíme vědět, jak fungují a kde se používají. Souhlasíte?

Vše o tom, jak se alternativní energie pro dům využívá, se dozvíte z našeho článku. Po prostudování námi poskytnutých informací si budete moci vybrat ten nejvhodnější způsob získávání tepla nebo elektřiny.

Podrobně jsme popsali zařízení přeměňující energii slunce/větru/vody/země. Stručně a velmi jednoduše jsme vysvětlili princip jejich fungování. Uvedené informace vám pomohou porovnat způsoby a zdroje získávání energie.

Druhy alternativních zdrojů energie

Pořídit si průmyslové modely moderních zařízení pro získávání tepelné nebo elektrické energie z okolního prostředí není tak obtížné.

Mezi nejpopulárnější varianty takového vybavení patří:

• solární panely;
• solární kolektory;
• větrné generátory;
• tepelná čerpadla;
• generátory bioplynu.

Věda nestojí na místě, stále se objevují nové modely zařízení pro získávání alternativní energie. Důležité je nejen vybrat vhodnou variantu, ale také ji správně nainstalovat. Velmi často nelze vystačit s jediným zařízením. Je možné kombinovat využití různých zdrojů.

Například solární panel poskytuje více elektřiny v letním období, zatímco větrný generátor – v zimním. Kombinace těchto dvou zařízení umožňuje pokrýt dostatečné množství autonomní elektřiny po celý rok. Podobným způsobem lze také kombinovat i jiná zařízení.

#1: Využití solárních panelů

Tyto prvky jsou stále populárnější a rozmanitější. Prodávají se jak ve formě hotových sad, tak i jako samostatné fotovoltaické články. S těmi druhými s nadšením pracují amatérští kutilové, kteří vše raději dělají sami – je to poměrně jednoduchý úkol.

Pro výrobu solárního panelu s individuálními parametry je třeba zakoupit potřebné množství hotových fotovoltaických článků a zapájet je do společného obvodu.

Průhledné prvky, které zakrývají pracovní plochu solárních panelů, se instalují na skla výškových budov, ale lze je úspěšně použít i v soukromé bytové výstavbě.

Rozlišujeme monokrystalické a polykrystalické fotovoltaické články. První jsou výkonnější a trvanlivější, ale účinné jsou pouze při zajištění stabilního toku energie. Polykrystalické mají nižší účinnost a kratší životnost, ale mohou efektivně pracovat i za zvýšené oblačnosti.

Fotovoltaické články se umisťují pod vrstvu pevného průhledného materiálu, aby mohly absorbovat energii a přitom zůstaly v požadované poloze. Pouzdro s průhledným vnějším povrchem vypadá jako kovový rám. Používá se k upevnění panelů.

Někdy se místo kovového pouzdra používá dřevěná konstrukce. Je to méně trvanlivá, ale zcela přijatelná varianta.

Panely s fotovoltaickými články solárních panelů se instalují na nejslunnější straně budovy, obvykle – na střeše. Důležité je také správně vybrat invertor a akumulátory.

Konstrukce se solárními panely je poměrně objemná, proto se nejčastěji umisťuje přímo na střechu domu. Pouzdro se montuje na podstavec tak, aby bylo možné panel s fotovoltaickými články otáčet, což umožní sledovat pohyb slunce a zachytit více UV paprsků v závislosti na ročním období.

Při vydatných srážkách se panel otáčí do svislé polohy, aby se předešlo jeho poškození a snížilo možné znečištění. Instalace panelů – je pouze prvním krokem realizace takového systému.

Pro její plnohodnotný provoz bude nutné připojit fotovoltaické články přes nabíječku k solárnímu invertorovému systému.

K akumulaci získané elektrické energie budou zapotřebí akumulátory pro solární panely, například SUNLIGHT PzS. Takové prvky lze instalovat pod zemí, v poměrně značné hloubce – až tří metrů.

Správný výběr invertoru pro solární panely a regulátoru akumulátorů – je důležitým krokem k zajištění maximální účinnosti celého systému. Čím lépe jsou všechny komponenty vybrány a čím kvalitněji jsou provedeny specializované výpočty, tím menší budou ztráty elektrické energie.

Zajímavý typ solárních panelů – flexibilní fóliová varianta, jejich pracovní vrstva je nanesena na polymerovou fólii. Instalují se na skla oken výškových budov, samozřejmě na nejslunečnější straně.

Účinnost těchto prvků je o něco nižší než u tradiční varianty – pouze 7%. Ale pohodlí při jejich používání a úspora místa tento nedostatek kompenzují.

Zařízení Betaray pro zvýšení potenciálu zachycené solární energie vypadá stylově a moderně. Lze jej nainstalovat na dvorku rodinného domu nebo na střeše bytového domu.

Moderně a neobvykle vypadá zařízení s názvem Betaray. Je to poměrně velká skleněná koule, která jako čočka shromažďuje sluneční paprsky a směruje je k panelu s fotovoltaickými články. Zařízení se dokáže automaticky otáčet, aby získalo maximum slunečních paprsků.

V důsledku toho si vystačíte s menším počtem fotovoltaických článků a tok slunečních paprsků bude stabilnější. V noci je Betaray schopen absorbovat měsíční a hvězdné světlo. Je to málo, ale stačí to k zajištění plnohodnotného pouličního osvětlení. Celkově má toto zařízení působivou účinnost pro solární panely – 35%.

Užitečné rady pro výběr, instalaci a provoz solárních panelů jsou uvedeny zde:

#2: Použití solárních kolektorů

Jedná se o modernější a produktivnější variantu letní sprchy. I v té nejskromnější chatě je sud s vodou, který se během dne ohřeje na docela slušnou úroveň.

Pokud na střechu nainstalujete systém úzkých trubek, kterými cirkuluje voda, můžete získat znatelné množství tepla, čímž plně zajistíte dům teplou vodou a dokonce i docela slušným vytápěním.

Solární kolektor představuje systém úzkých trubek, kterými cirkuluje kapalné teplonosné médium. Přirozené konvekční procesy zajišťují cirkulaci vody ohřáté sluncem bez použití čerpadla (+)

Práce tohoto alternativního zdroje energie je založena na schopnosti vody a vzduchu cirkulovat při zahřívání. Nádrž výměníku tepla je instalována výše než trubky kolektoru. Ohřátá voda stoupá vzhůru a vstupuje do horní části spirály výměníku tepla.

Při ochlazování kontaktem s vodovodní vodou klesá teplonosné médium slunečního kolektoru dolů a opět se přesouvá do trubek, které ohřívá slunce.

Přirozená cirkulace ohřívající se a ochlazující vody umožňuje obejít se bez speciálních čerpadel nebo jiného elektrického zařízení.

Nejjednodušší variantu takového systému lze vyrobit z dostupných materiálů: trubek různých průměrů, kovového plechu jako základny. Podstavec, ke kterému se základna připevňuje, lze vyrobit z úhelníku nebo jiných kovových prvků.

V této variantě domácího slunečního kolektoru jsou trubky přivařeny ke kovové základně, jako rám byla použita silná deska

Obvykle se část systému, která je venku, natírá načerno, aby se zvýšila její schopnost absorbovat teplo. Základna s trubkami se upevňuje tak, aby bylo možné měnit úhel jejího sklonu.

Zbývá zařídit nádrž tepelného výměníku, umístit do ní hadovku a propojit prvky systému navzájem a s vodovodním a/nebo topným systémem.

Podrobná technologie výroby slunečního kolektoru pro vytápění je popsána v tomto článku.

Průmyslové modely slunečních kolektorů jsou mnohem výkonnější než “domácí výrobky”, a mohou pracovat celoročně, ale cena takového systému může být poměrně vysoká.

Samozřejmě, moderní sluneční kolektory průmyslové výroby jsou složitější a pracují účinněji. V některých zařízeních se jako teplonosné médium používá freon, který umožňuje získávat tepelnou energii i během chladného počasí.

Průmyslové agregáty mohou být vybaveny vakuovými trubicemi, blokem s fotovoltaickými články, teplotními čidly, systémem automatického řízení atd. Cena takového kolektoru může být velmi vysoká.

#3: Využití větrné energie

Větrné generátory – zařízení známá již dlouho a poměrně oblíbená u příznivců ekologicky čisté energie. Jde o poměrně objemné zařízení, zvláště pokud se lopatky větrníku otáčejí ve vodorovné rovině. Proto jsou verze s vertikálně umístěnými lopatkami oblíbenější.

Větrné generátory – jsou to poměrně objemné výrobky, které by měly být instalovány na otevřeném prostranství, které je dobře profukováno větry. Jedno takové zařízení může plně pokrýt potřeby rodinného domu na elektrickou energii.

Větrník se umisťuje na vysoký a pevný stojan. Pohyb lopatek se přenáší na generátor, získaná energie se ukládá v akumulátoru. Poté se elektrická energie předává do vnitřní elektrické soustavy domu nebo se využívá jiným způsobem.

Domácí větrník je schopen pokrýt potřeby elektrické energie malé chatové oblasti:

Průmyslové modely moderních větrných generátorů jsou obvykle vybaveny pohodlným elektronickým ovládacím panelem.

Domácí zařízení se konstruují podle poměrně jednoduchých schémat a výkresů. Na internetu lze najít mnoho variant nejrůznějších typů a provedení. Je třeba vybrat vhodné místo pro umístění takové konstrukce, kde fouká silný vítr a agregát nebude nikomu překážet. Čím výše jsou lopatky instalovány, tím lépe.

Mobilní větrná turbína Uprise má relativně kompaktní rozměry, ve složeném stavu ji lze přepravovat po veřejných komunikacích.

Nedávno společnost Uprise představila originální vývoj – větrnou turbínu namontovanou na mobilní platformu. Podle potřeby lze zařízení složit, dát mu kompaktní rozměry a poté převézt pomocí běžného terénního vozidla a nainstalovat na jiné místo.

Výkon mobilní větrné turbíny Uprise je 50 kW. Podle odborníků v oblasti alternativní energie to zcela stačí k zajištění elektřiny pro ne největší rodinný dům a dokonce se i s sousedy podělit o přebytečnou elektřinu.

Ještě originálnější varianta přeměny větrné energie na kilowatty – létající zařízení Makani Power.

Makani Power – to je létající zařízení, které umožňuje zvednout sadu malých větrných turbín do značné výšky a získat maximální množství elektřiny.

Jedná se o vysoce vědeckou variaci draka, na kterém jsou nainstalovány malé větrné turbíny. Myšlenka spočívá v tom, dopravit generátor do horních vrstev atmosféry, kde je rychlost proudění vzduchu výrazně vyšší než u země. Energie proudí dolů po kabelu, který také plní funkci lana, které drží „draka“.

Zajímavý přehled opravy větrného generátoru SF-600-5 (Čína) umožňuje získat představu o možných problémech s technikou ekonomické třídy:

Zajímavé nápady na vlastní výrobu větrného generátoru jsou popsány v článku – Jak si postavit větrný generátor: konstrukce, princip a nejlepší domácí projekty

#4: Vytápění pomocí tepelných čerpadel

Tato zařízení si již dávno vydobyla čestné místo v rodině zařízení pro získávání ekologicky čisté energie. Tepelné čerpadlo funguje přibližně stejně jako chladnička nebo klimatizace, ale pouze naopak.

Přístroje tohoto typu se používají především k vytápění obydlí a také k ohřevu vody. I když existují i modely, které v letním období úspěšně zvládají povinnosti klimatizace.

Princip fungování tepelného čerpadla je založen na pohlcování tepelné energie s nízkým potenciálem do koncentrovaného vysokopotenciálního tepla. Zařízení typu “země-voda” jsou složitá na montáž, ale účinná.

Jako zdroj tepla tyto systémy využívají energii vzduchu, teplo půdy a vody. Energie je všude, ale v těchto zdrojích má nízký potenciál. Vnější okruh tepelného čerpadla shromažďuje tyto rozptýlené drobky tepelné energie a přesouvá je do systému.

Pro transformaci energie do vysokoenergetického stavu se používá chladivo, obvykle freon. To absorbuje získanou energii, zahřívá se a vstupuje do kompresoru. Zde je chladivo stlačeno a přes výparník vstupuje do tepelného výměníku vnitřního topného okruhu.

Tepelné médium pohlcuje koncentrovanou tepelnou energii, zatímco freon prochází výparníkem a znovu přechází do kapalného stavu. Nyní získává nízkoenergetickou energii, zahřívá se atd.

V závislosti na zdroji tepelné energie a také na druhu teplonosného média se volí typ tepelného čerpadla: „země-voda“, „voda-voda“, „vzduch-voda“, „vzduch-vzduch“ atd. Pomocí takového zařízení lze realizovat nejen tradiční vodní vytápění, ale také vzdušné.

Mnozí kutilové úspěšně zvládli samostatnou výrobu takového agregátu, zajímavé varianty jsou popsány v následujících článcích:

1. Jak vyrobit tepelné čerpadlo svépomocí ze staré lednice: výkresy, návod a tipy na montáž
2. Geotermální tepelné čerpadlo svépomocí pro vytápění domu: konstrukce, projektování, vlastní montáž

Získávat teplo ze země – není nejjednodušší úkol, protože bude potřeba prostorný pozemek a rozsáhlé zemní práce. Trubky vnějšího okruhu se ukládají do výkopů a zasypávají zeminou. Je zřejmé, že využití tohoto pozemku bude v budoucnu omezeno.

Vnější blok tepelného čerpadla typu “vzduch-voda” stačí jednoduše nainstalovat na vhodném místě, ale takové zařízení nemusí být příliš účinné při nízké teplotě venkovního vzduchu

Tímto způsobem lze zajistit stabilní teplotu teplonosného média ve vnějším okruhu, což je důležitá podmínka pro úspěšný provoz tepelného čerpadla. Velmi výhodné je, pokud se v blízkosti domu nachází vodní nádrž; vnější okruh lze bez větších problémů ponořit do vody. Jako alternativu k vodní nádrži se používá vodní vrt.

Pro odběr tepla ze vzduchu se nepoužívají trubky s kapalným teplonosným médiem, ale výkonné ventilátory, které vhánějí vzduch do tepelného výměníku. Teplota venkovního vzduchu není zdaleka tak stálá jako u variant s vodou nebo zemí, ale zato vybrat místo pro agregát a provést montáž je podstatně jednodušší.

Bohužel, taková zařízení jsou málo účinná v severních oblastech, protože vytápění není možné již při -20 stupních venkovní teploty. Problém se řeší kombinací dvou různých topných systémů.

#4: Bioplyn v provozu komunikací

Odpad – další zajímavý zdroj pro získávání tepelné energie. Při zpracování odpadů pomocí anaerobních bakterií se uvolňují látky jako metan, sirovodík, oxid uhličitý a určité množství příměsí.

Tato plynná směs se nazývá bioplyn, lze ji také považovat za moderní alternativní zdroj energie.

Pro zpracování v biogenerátoru se obvykle používá směs rostlinných a živočišných odpadů s vodou. Vlhkost hmoty by měla být 88-96% v závislosti na ročním období

Samozřejmě, tuto hořlavou látku nezískávají z obsahu kanalizace. Používají k tomu organické odpady živočišného nebo rostlinného původu. Ty se umístí do speciální nádoby, velmi pevné a nutně hermeticky uzavřené. Do ní se také vloží bakteriální kultury.

Uvnitř zařízení je instalován šnek pro míchání biologické hmoty. To zvýší rychlost reakce a zefektivní provoz generátoru.

Hmota určená ke zpracování se ředí vodou, která by měla být ohřátá přibližně na 40 °C. V letním období je třeba dolévat více vody, ale v zimním období může vlhkost biomasy činit asi 90 %.

Pro udržení teploty příjemné pro život mikroorganismů je nádrž biogenerátoru pokryta tepelně izolačními materiály. Všechny vstupní materiály se plní hrdlem, které se poté pevně uzavře. Bioplyn se hromadí v horní části zařízení a je odváděn speciální odbočkou.

Z důvodu pohodlí, úspory místa a bezpečnosti se bioplynové stanice umísťují pod zem, distribuce plynu probíhá přes hydraulický uzávěr, je nutné zajistit ohřev biomasy (+).

Zpracované odpady se vykládají samostatnou odbočkou, představují cenné hnojivo, které lze využít na pozemku. Důležitým aspektem při vlastní výrobě biogenerátoru – je bezpečnost. Jelikož se plyn neustále hromadí v nádobě, neustále se zvyšuje tlak.

Proces vlastní výroby biogenerátoru z kovového sudu je popsán v tomto videu:

Pokud není tento proces kontrolován, zařízení může jednoduše vybuchnout. Za bezpečnější se považuje umístění biogenerátoru pod zem, nikoli na povrchu. Je třeba zajistit nepřetržitý odběr získaného plynu z nádoby, aby se normalizoval tlak.

S plynnou směsí je také třeba zacházet opatrně. Tato hořlavá látka má ostrý a nepříjemný zápach, její vdechování může být nebezpečné pro zdraví lidí.

Kromě výše popsaných zdrojů získávání bezplatné energie existují ještě zajímavá inženýrská řešení, která mají množství praktických perspektiv:

Účel a použití termogenerátoru

Zařízení tohoto typu jsou známa již od poloviny minulého století. Umožňují přeměnit tepelnou energii na elektrickou. Moderní varianta termogenerátoru průmyslové výroby je určena k instalaci na plynové kotle nebo dřevěná kamna s dlouhým hořením o výkonu nejméně 200 W.

Jedna z nejznámějších a v domácnosti nejžádanějších variant termogenerátoru pracuje v tandemu s petrolejovou lampou:

Takový přístroj umožňuje v zimním období, kdy topná zařízení pracují nepřetržitě, získávat přibližně 150 kWh elektřiny měsíčně.

Lze jej považovat za doplňkovou možnost v kombinaci se solárními panely nebo jako způsob, jak kompenzovat časté výpadky elektřiny.

Existují také přenosné modely generátorů tepla, které dokážou zpracovávat tepelnou energii z běžného ohně. Lze je použít při stavbě v místech bez elektřiny jako alternativu ke generátoru na zkapalněné palivo.

Závěry a užitečné video k tématu

Video představí nejoblíbenější varianty zařízení pracujících z alternativních zdrojů energie:

Jedinou významnou nevýhodou alternativních způsobů získávání energie je vysoká cena zařízení a instalace. High-tech řešení jsou účinná, pohodlná a ne levná. Přesto se investice časem vrátí. A pro kutily vždy zůstávají možnosti vlastní výroby.

Řekněte nám, co si myslíte o využívání alternativní energie pro domácnost? Sdílejte svůj názor, zapojte se do diskuzí a ptejte se. Komentáře můžete zanechat ve formuláři níže.