Alternativní zdroje vytápění venkovského domu: srovnávací přehled ekosystémů

Jednou z hlavních výdajových položek rodinného rozpočtu je placení za komunální vytápění nebo nákup paliva pro vytápění domu. Každý rozumný majitel jistě přemýšlí o skutečných a účinných způsobech, jak tyto náklady snížit. Lze je přitom doslova minimalizovat využitím alternativních energetických zdrojů. Co tyto zdroje představují a jak se používají? Souhlasíte, že to stojí za to zjistit.

Vše o tom, jak zařídit alternativní vytápění rodinného domu, se dozvíte z námi předloženého článku. S naší pomocí snadno určíte pro vás nejvhodnější variantu. Podrobný popis principů fungování schémat „zelené energetiky“ vám umožní rozhodnout, jakým technologickým způsobem je nejlepší teplo získávat.

V článku jsou podrobně popsány typy bezplatných zdrojů energie, uvedeny metody výroby tepla pro použití v domácnosti. Na pomoc domácím kutilům a hospodárným majitelům venkovských nemovitostí jsou přiloženy fotografické výběry, schémata a velmi užitečné video návody.

Výhody a nevýhody alternativní energetiky

Od tradičních zdrojů tepla, mnoho let používaných pro vytápění, lze upustit. Jakkoli je to překvapivé, je to zcela reálné. Mnozí zapřisáhlí odpůrci tvrdí, že nahradit přírodní zdroje ekologicky čistými analogy není možné.

Alternativou se stávají energie slunce, síla větru, teplo skryté v hlubinách země, odpad z výroby a lidské činnosti. Tyto možnosti jsou v moderním světě aktuální s ohledem na celkové znečištění životního prostředí.

Alternativní zdroje mohou zajistit venkovskému domu elektřinu a tepelnou energii

Další podstatnou výhodou je znatelná úspora při používání ekologických zdrojů samovolně obnovitelné energie. Na první pohled se zdá, že je to neodůvodněně drahé a sotva se vyplatí.

Po bližším seznámení se specifiky každého způsobu lze zjistit, že eko-projekt se vyplatí za 4–7 let a poté zůstávají pouze běžné výdaje na udržování používaných mechanismů v provozuschopném stavu.

Možnost plnohodnotné náhrady obvyklého paliva alternativním je prokázána nejedním reálným příkladem. Majitelé domů v různých zemích světa sahají k ekologickým variantám vytápění. U nás se jen jednotlivci odhodlají radikálně změnit obvyklé palivo, které každým rokem zdražuje.

Hlavním problémem používání ekologických paliv jsou značné kapitálové investice v počáteční fázi. Nejprve je třeba podrobně vypočítat množství potřebné energie pro konkrétní dům či chatu. Poté zjistit, který typ ekologických zdrojů je v dané lokalitě nejvýhodnější.

Dále je třeba sestavit plán umístění zařízení generujícího energii, koupit vše potřebné a nainstalovat.

Pokud se těmito otázkami budou zabývat příslušní specialisté, bude konečná cena ekologického vytápění velmi vysoká. Aby se ušetřilo, lze se pokusit vystačit si vlastními silami.

K tomu je třeba se ponořit do problematiky alternativních zdrojů energie, aby se nemusela přibírat cizí pomoc. V tomto případě bude cena projektu několikanásobně nižší.

Právě druhou variantu volí mnoho majitelů rodinných domů. Jejich praxe dokazuje, že stát se energeticky nezávislými je zcela reálné. Lze zcela nebo částečně nahradit tradiční palivo – vše závisí na velikosti domácnosti, finančních možnostech v počáteční fázi a zvolené variantě vytápění.

Oblast použití “zelené energie” demonstruje fotogalerie:

Typy obnovitelných zdrojů pro vytápění

Pro vytápění domu lze úspěšně využít energii větru, slunce, země. Stejně tak biopaliva. Rozebereme podrobněji, jak přesně to udělat a co k tomu bude potřeba.

Typ #1 – síla větru

Velmi úspěšně lze jako alternativní zdroj pro vytápění venkovského domu využít energii větru. Tento zdroj nelze vyčerpat. Má schopnost se obnovovat. K využití síly větru bude potřeba speciální zařízení zvané větrník.

Princip využití energie větru

Pro přeměnu síly větru na alternativní zdroj vytápění bude potřeba větrný generátor. Mohou být vertikální nebo horizontální v závislosti na ose otáčení. Existuje mnoho výrobců, kteří nabízejí své modely zákazníkům.

Větrné elektrárny mohou mít horizontální nebo vertikální osu otáčení. Vyšší výkon mají horizontálně orientované.

Cena závisí na materiálu, velikosti zařízení a výkonu. Větrný generátor lze také postavit svépomocí pomocí dostupných materiálů.

Každá větrná turbína se skládá z následujících součástí:

• lopatky;
• stožár;
• směrovka pro zachycení směru větru;
• generátor;
• regulátor;
• akumulátorové baterie;
• střídač.

Princip činnosti větrné elektrárny je založen na síle větru, který roztáčí lopatky turbíny. Lopatky upevněné na stožáru jsou vysoko nad zemí. Čím výše, tím vyšší je výkon. Pro zásobování jednoho domu stačí výška 25 m.

Rotující lopatky uvádějí do pohybu rotor generátoru. Ten začne vyrábět třífázový střídavý proud, který vyžaduje další úpravu. Tento proud putuje k regulátoru, kde se přemění na stejnosměrný. Používá se k nabíjení akumulátorových baterií.

Po průchodu bateriemi se proud vyrovná a vstupuje do střídače, kde se přemění na jednofázový střídavý proud o frekvenci 50 Hz a napětí 220 V. Nyní jej lze použít pro domácí potřeby, v systému elektrického vytápění.

Zvláštnosti umístění větrných turbín

Větrné elektrárny mohou pracovat za určitých podmínek. Za prvé, větrný generátor – je poměrně objemné zařízení vyžadující značný prostor. Malý přístroj nemůže uspokojit energetické potřeby.

Jeho výška musí přesahovat okolní domy, stromy a jiné stavby alespoň o 10 m, a elektrická vedení a další objekty musí být od větrné turbíny vzdáleny 100 m. Tento požadavek není vždy splnitelný – ne všichni majitelé rodinných domů mají pozemky dostatečné velikosti.

Větrné turbíny je nejlepší umístit na vyvýšeninu, kopec, daleko od stromů a budov – alespoň 100 metrů

Za druhé, je dobré, když daná lokalita má dobrý větrný potenciál – vyvýšenina nebo stepní zóna. Ke spuštění generátoru je potřeba rychlost větru od 2 m/s.

Mnoho modelů větrných systémů určených pro použití v soukromých domácnostech dokáže plně pokrýt potřeby elektrické energie.

Například větrná turbína o výkonu 1,5 kW může za měsíc vyrobit v závislosti na ročním období 100–200 kWh. Pokud se zvýší výška stožáru, výkon se zdvojnásobí.

To však bude vyžadovat dodatečné náklady na montáž a spotřební materiál. Životnost větrných elektráren je v průměru 20 let.

Na našem webu jsou také další materiály o konstrukci, typech větrných generátorů, výpočtu a vlastní výrobě a také o instalaci.

Doporučujeme Vám se s nimi seznámit:

• Kinetický větrný generátor: konstrukce, princip činnosti, použití
• Větrný generátor pro rodinný dům: typy a vlastnosti agregátů, jemnosti výběru, výpočty návratnosti + nejlepší nabídky
• Jak provést výpočet větrného generátoru: vzorce + praktický příklad výpočtu
• Větrný generátor svépomocí z pračky: návod na sestavení větrníku
• Jak vyrobit lopatky pro větrný generátor svépomocí: příklady vlastnoruční výroby lopatek pro větrnou turbínu

Typ #2 – energie Země

Jedním z alternativních topných systémů je geotermální. Jeho základem je využití energie Země. Jedná se o teplo země, podzemních vod, okolního vzduchu, které je přeměňováno tepelnými čerpadly (TČ). Je důležité, aby teplota média používaného zařízením byla nad nulou.

Konstrukce a princip fungování tepelného čerpadla

Pro provoz geotermálního systému je potřebná elektrická energie, která se používá k přenosu získaného tepla. Tepelné čerpadlo, které spotřebuje 1 kW, produkuje 2 až 6 kW tepla.

Hlavní princip činnosti TČ spočívá ve sběru tepla, jeho přeměně a následném předání do topného okruhu. To je realizováno díky konstrukci samotného zařízení.

Nejlevnější je instalovat tepelné čerpadlo „vzduch-vzduch“. Pokud si ho postavíte svépomocí, budou zapotřebí minimální finanční investice.

TČ se skládá ze 3 uzavřených okruhů, které se podílejí na procesu získávání tepla pro vytápění rodinného domu:

• vnějšího – určeného k odběru tepla ze zdrojů. Okruhem cirkuluje nemrznoucí směs nebo solný roztok;
• vnitřního – naplněného chladivem, nejčastěji freonem;
• topného okruhu naplněného teplonosným médiem.

Chladivo, které vyplňuje vnitřní okruh, se zahřívá teplem přicházejícím z vnějšího okruhu. Díky nízkému bodu varu se v prvním výměníku – výparníku – mění na plyn.

Poté vstupuje do kompresoru, kde je stlačován, čímž se uvolňuje velké množství tepla a teplota samotného plynu se mnohonásobně zvyšuje – až na 65 stupňů.

Dále plynný freon vstupuje do dalšího výměníku, zvaného kondenzátor, kde odevzdává své teplo. Freon po ztrátě většiny tepla vstupuje pod tlakem do expanzního ventilu. Zde tlak prudce klesá, chladivo se ochlazuje a po přechodu do kapalného stavu opět vstupuje do výparníku.

Teplo odevzdané freonem v kondenzátoru ohřívá kapalinu cirkulující v topném systému domu. Pokud je v tomto systému instalováno podlahové vytápění, lze dosáhnout nejúčinnějšího vytápění s minimálními náklady.

Vyrobit nejjednodušší variantu tepelného čerpadla vlastníma rukama není obtížné. K tomu budou potřeba prakticky odpadní díly, levně zakoupené zařízení a samozřejmě trpělivost. Uvádíme schéma tepelného systému s odběrem tepla z vrtu zahloubeného do dolomitu.

V konstrukčním uspořádání tepelných čerpadel je mnoho společného. Tradiční součásti: 1 – kompresor; 2 – kondenzátor; 3 – výparník; 4 – expanzní ventil, tj. termoregulační ventil

Výparník systému uváděného v příkladu je připojen k vrtu odebírajícímu energii ze země.

Specifika zařízení tepelného čerpadla pro systém podlahového vytápění představuje fotogalerie:

Účelnost použití tepelného čerpadla

Tepelná čerpadla – TČ, odebírající teplo z okolního prostředí, jsou různá. Vše závisí na typu okolního prostředí použitého jako zdroj pro odběr tepla a typu použitého teplonosného média.

Podle toho se rozlišují tyto druhy TČ:

• vzduch-vzduch;
• voda-vzduch;
• voda-voda;
• země-voda.

První dva druhy čerpadel se používají v systémech vzduchového vytápění, zatímco druhé dva druhy se používají v systémech s kapalným teplonosným médiem.

Vertikální varianta tepelného čerpadla je nejúčinnější pro získávání energie ze země, ale také nejnákladnější.

Ekonomicky nejvýhodnější bude použití tepelného čerpadla „voda-voda“. Tuto variantu je vhodné použít, pokud se v blízkosti domu nachází nezamrzající vodní plocha, do které se ukládají trubky pro odběr tepla.

Tepelné čerpadlo umožňuje získat 30 W tepla na 1 m potrubí. V závislosti na ploše soukromého domu a energetických potřebách bude potřeba uložit odpovídající množství trubek.

Čerpadla využívající vzduch nenahradí tradiční vytápění v oblastech s drsným klimatem. Co se týče tepla čerpaného ze země, jedná se o velmi nákladný projekt. Používá se horizontální uspořádání geotermálního pole, vertikální a clusterové vrtání.

U horizontální varianty je třeba vybudovat geotermální pole do hloubky větší, než je úroveň promrzání. To je asi 1,5–2 m. Plocha takového pole je impozantní – od 200 m².

TČ jsou schopna nahradit běžné palivo v topném systému a zajistit tak venkovskému domu úplnou energetickou nezávislost.

Pro realizaci vertikálního a clusterového projektu je potřeba vrtání do značné hloubky s použitím vrtných souprav.

Jedná se o velmi nákladnou službu. Zařízení tohoto typu tepelných čerpadel je vhodné pro majitele domů, kteří se nezabývají náklady na práce. Vytápění využívající teplo z nitra země může zcela nahradit tuhá paliva nebo plyn.

Geotermální vytápění je nejvýhodnější používat v tandemu s vodním podlahovým vytápěním. Umožňuje dosáhnout nejoptimálnějšího výsledku.

Mezi podstatné nevýhody patří velká délka potrubí pro sběr tepla, nákladné zemní práce pro instalaci systému a potřeba velké plochy pro vybudování geotermálního pole.

Typ #3 – solární energie

Sluneční energie, vyzařovaná sluncem po celý rok, je schopna i v krutých mrazech stát se alternativním zdrojem pro vytápění venkovského obydlí. Důležité je naučit se ji správně sbírat a používat v topném systému.

Pro sběr a přeměnu sluneční energie se používají solární panely s fotovoltaickými přeměňovači a kolektory, které představují systém trubek naplněných teplonosnou látkou.

Solární zařízení mají vysoký koeficient účinnosti. Mnoho šetrných hospodářů si své domy takovými systémy vybavuje samostatně.

Zásadní rozdíl těchto přeměňovačů spočívá v tom, že panely vyrábějí proud, který lze využít při elektrickém vytápění venkovského domu. Kolektory se používají v systému vodního a vzdušného vytápění. Neúčinnější variantou je vybavení místností systémem podlahového vytápění.

Názor, že slunce není schopno zvládnout vytápění domu, je platný pouze v případě nesprávné instalace a chybných výpočtů potřebného množství energie a tepla. Optimálně zvolené solární zařízení je zcela schopno zajistit autonomní vytápění.

Jinou otázkou je, že k tomu bude potřeba investovat peníze do nákupu zařízení, jeho montáže a integrace do stávajícího topného systému.

Solární systém s fotovoltaickými přeměňovači pohlcuje sluneční energii a křemíkové fotovoltaické články ji okamžitě přeměňují na stejnosměrný elektrický proud. 1 m² zařízení je schopen vyrobit 120 W.

Kromě panelů, které zachycují a přeměňují sluneční záření, je třeba pro solární topný systém nainstalovat regulátor nabíjení, měnič stejnosměrného proudu na střídavý a postarat se o bezpečnost – nainstalovat pojistky.

Než se rozhodnete pro montáž solárních zařízení, musíte porozumět jejich konstrukci a principu fungování

Výhoda panelů – možnost připojení akumulátorů, které ukládají přebytečnou energii, kterou lze využít v noci. Značnou nevýhodou při používání solárních baterií je jejich nejvyšší účinnost v jižních oblastech. V drsném klimatu je ekonomicky nevýhodné je instalovat jako hlavní zdroj vytápění.

Solární zařízení vybavená systémem trubic jsou vhodnější pro oblasti s chladnými zimami a zápornými teplotami. V závislosti na konstrukci panelu a materiálech rozlišujeme vakuové kolektory, ploché a koncentrátory.

Nejdražší z nich jsou s vakuovými trubicemi. Jsou však nejúčinnější v každém ročním období a za každého počasí, protože dokáží absorbovat široké spektrum slunečního záření. Další jejich výhodou je, že vakuové panely úspěšně fungují při teplotách až do -35 °C.

Solární kolektory lze nainstalovat svépomocí, bez využití služeb specializovaných firem. Tato práce bude vyžadovat pomocníka, ale umožní ušetřit rodinný rozpočet.

Princip činnosti kolektoru spočívá v tom, že zachycuje sluneční záření, které se ve vakuových trubicích přeměňuje na teplo. To se pak předává teplonosné látce, která je dopravuje do výměníku tepla. Poté teplonosná látka vstupuje do topného systému.

Podrobněji jsme nejlepší konstrukce pro solární vytápění domu popsali v jiném našem článku.

Typ #4 – biologicky čisté palivo

Jedním z účinných a dostupných způsobů vytápění venkovského domu je kotel na biologicky čisté palivo.

Tento typ alternativního vytápění využívá k provozu výrobní odpady – slupky zemědělských plodin, štěpka, piliny a další vedlejší produkty dřevozpracujícího průmyslu.

Kotlů na pelety existuje mnoho. Je možné automatizovat proces podávání paliva, aby vše probíhalo bez zásahu majitele.

Z různých odpadů se vyrábějí husté lisované granule malé velikosti – pelety, které se spalují v kotlích. Ve srovnání s běžným dřevem toto palivo hoří déle a umožňuje získat více tepla.

Rovněž se vyrábějí velké husté brikety z různých druhů rostlinných odpadů. Toto lisované palivo umožňuje získat 2-4krát více tepelné energie. Jeho výhřevnost dosahuje až 5,0 kWh/kg.

Pelety mají na rozdíl od briket výrazně menší rozměr. Používají se v automatizovaném systému vytápění. Brikety jsou účinnější, ale mají větší rozměr.

Pro plynový kotel lze použít bioplyn. Není obtížné ho získat procesem hnití organického odpadu. K tomu bude potřeba postavit dostatečně objemnou nádrž, umístit do ní odpad a zajistit zařízení k jeho promíchávání.

Působením vzduchu a bakterií bude probíhat proces hnití a uvolňování plynu. Je třeba nainstalovat potrubí pro odvod odpadního materiálu. Pro sběr plynu do speciálních nádrží, jeho čištění a přepravu do topného systému je nutné použít odpovídající zařízení.

Ekologicky čistý způsob vytápění využívající alternativní zdroj tepla – vodíkový kotel.

Základem jeho fungování je reakce interakce molekul vodíku s kyslíkem, při které se uvolňuje obrovské množství tepla. Tento druh vytápění vyžaduje dodržování provozních pravidel a bezpečnostních předpisů.

Princip fungování vodíkového kotle je založen na chemickém štěpení vody na vodík a kyslík, při kterém se uvolňuje mnoho tepla a žádné škodlivé látky. Je však třeba dodržovat bezpečnostní pravidla.

Hlavní nevýhodou je vysoká cena továrního zařízení. Východiskem z této situace je sestavení vodíkového topného systému svépomocí.

Pro jeho provoz je nutné trvalé připojení ke zdrojům elektřiny a vody, vodíkový hořák, vodíkový generátor, katalyzátory a samotný kotel. Teplo získané chemickou reakcí vstupuje do výměníku tepla a jako odpad vzniká čistá voda.

Chcete-li se dozvědět více o biopalivech, doporučujeme seznámit se s našimi dalšími články na toto téma:

• Bioplynová stanice pro soukromý dům vlastníma rukama: doporučení k zařízení a příklad vybudování svépomocí
• Jak získat bioplyn z hnoje: technologie a zařízení výrobní jednotky
• Vodíkový topný kotel: konstrukce + princip fungování + kritéria výběru
• Jak vyrobit vodíkový generátor pro domácnost svépomocí: praktické rady pro výrobu a montáž

Jak ušetřit na zavádění “zelené energetiky”?

Po analýze finanční stránky alternativních způsobů vytápění lze dojít k neuspokojivému závěru – v počáteční fázi budou zapotřebí značné finanční prostředky.

Teprve po 3–7 letech, v závislosti na zvoleném způsobu vytápění, bude patrná výrazná úspora díky energeticky nezávislému systému.

Výhodné a pohodlné je používat kombinovaný zdroj alternativního vytápění. K tomu si můžete vybrat nejoptimálnější kombinaci pro svůj dům.

Ušetřit na používání a instalaci alternativních zařízení pro výrobu tepla lze. Mnozí domácí kutilové s velkým nadšením přistupují k výrobě vlastních analogů továrních přístrojů na přeměnu alternativní energie.

Tak například poměrně jednoduše a levně lze sestavit solární zařízení z hadice, které poslouží jako doplňkový zdroj ohřevu vody.

Úspěšně se v domácích podmínkách sestavují malé větrné turbíny z dostupných materiálů. Také sčítaní farmáři žijící na venkově staví zařízení na přeměnu biologického odpadu rostlinného a živočišného původu na bioplyn.

Domácí větrné generátory jsou plně funkční. Ale pro jejich sestavení je třeba provést předběžné výpočty, nakoupit spotřební materiál a věnovat svůj čas.

V budoucnu se využívá pro potřeby domácnosti. V závislosti na velikosti nádrže na kvašení odpadu a ploše rodinného domu je možné zcela zajistit domácnost bioplynem pro pokrytí všech potřeb.

Závěry a užitečné video k tématu

Video o kombinování alternativních zdrojů pro získávání elektřiny v malém venkovském domě:

Video o výrobě větrného generátoru svépomocí vám pomůže snadno pochopit principy zařízení:

Krátké video o použití tepelného čerpadla:

Video o získávání bioplynu:

Odmítnout tradiční zdroje vytápění je zcela reálné. K tomu je třeba pečlivě vybrat alternativu nebo zkombinovat několik, s ohledem na charakteristiky oblasti, plochu svého venkovského domu a přilehlého pozemku.

Energie slunce, země, síla větru, využití domovního odpadu rostlinného a živočišného původu mohou zcela důstojně nahradit plyn, uhlí, dřevo a placenou elektřinu.

Používáte některý z alternativních zdrojů energie pro domácí účely? Podělte se, kolik vás stála montáž zařízení a jak rychle se vám vrátila investice.

Nebo snad někdo z vašich známých vybavil svůj venkovský dům obnovitelnými zdroji? Použil systém solárních panelů nebo tepelné čerpadlo jako nezávislý zdroj pro získávání tepla, teplé vody a elektřiny?

Podělte se o tuto zkušenost v komentářích pod článkem – názorný příklad bude užitečný majitelům domů, kteří stále pochybují o realitě alternativní energetiky.