Energia alternativa faça você mesmo para a casa: uma revisão das melhores ecotecnologias
As reservas de combustíveis naturais não são ilimitadas e os preços da energia aumentam constantemente.Concordo, seria bom utilizar fontes alternativas de energia em vez das tradicionais, para não depender dos fornecedores de gás e eletricidade da sua região. Mas você não sabe por onde começar?
Ajudaremos você a entender as principais fontes de energia renovável - neste material analisamos as melhores ecotecnologias. A energia alternativa pode substituir as fontes de energia convencionais: você pode criar uma instalação muito eficaz para produzi-la com suas próprias mãos.
Nosso artigo discute métodos simples de montagem de bomba de calor, gerador eólico e painéis solares, e seleciona ilustrações fotográficas de etapas individuais do processo. Para maior clareza, o material traz vídeos sobre a produção de instalações ecologicamente corretas.
O conteúdo do artigo:
Fontes populares de energia renovável
As “tecnologias verdes” reduzirão significativamente os custos domésticos através da utilização de fontes praticamente gratuitas.
Desde a antiguidade, as pessoas utilizam no dia a dia mecanismos e dispositivos cuja ação visava converter as forças da natureza em energia mecânica. Um exemplo notável disso são os moinhos de água e os moinhos de vento.
Com o advento da eletricidade, a presença de um gerador possibilitou a conversão de energia mecânica em energia elétrica.
Hoje, uma quantidade significativa de energia é gerada justamente por complexos eólicos e hidrelétricas. Além do vento e da água, as pessoas têm acesso a fontes como os biocombustíveis, a energia do interior da Terra, a luz solar, a energia dos gêiseres e dos vulcões e a força das marés.
Os seguintes dispositivos são amplamente utilizados na vida cotidiana para gerar energia renovável:
O alto custo dos próprios dispositivos e do trabalho de instalação impede que muitas pessoas recebam energia aparentemente gratuita.
O retorno pode chegar a 15-20 anos, mas isso não é motivo para se privar de perspectivas econômicas. Todos esses dispositivos podem ser fabricados e instalados de forma independente.
Painéis solares caseiros
Um painel solar pronto custa muito dinheiro, por isso nem todos podem pagar pela sua compra e instalação. Ao fazer você mesmo o painel, os custos podem ser reduzidos em 3-4 vezes.
Antes de começar a construir um painel solar, você precisa entender como tudo funciona.
O princípio de funcionamento de um sistema de fornecimento de energia solar
Compreender a finalidade de cada elemento do sistema permitirá imaginar seu funcionamento como um todo.
Os principais componentes de qualquer sistema de fornecimento de energia solar:
- Um painel solar. Este é um complexo de elementos conectados em um único todo que converte a luz solar em um fluxo de elétrons.
- Baterias. Um bateria bateriasnão durará muito, então o sistema pode ter até uma dúzia desses dispositivos. O número de baterias é determinado pela energia consumida. O número de baterias pode ser aumentado no futuro adicionando o número necessário de painéis solares ao sistema;
- Controlador de carga solar. Este dispositivo é necessário para garantir o carregamento normal da bateria. Seu principal objetivo é evitar que a bateria seja recarregada novamente.
- Inversor. Um dispositivo necessário para converter corrente. As baterias fornecem corrente de baixa tensão e o inversor a converte na corrente de alta tensão necessária para a funcionalidade - potência de saída.Para uma casa, um inversor com potência de saída de 3-5 kW será suficiente.
A principal característica dos painéis solares é que eles não podem gerar corrente de alta tensão. Um elemento separado do sistema é capaz de gerar uma corrente de 0,5-0,55 V. Uma bateria solar é capaz de produzir uma corrente de 18-21 V, o que é suficiente para carregar uma bateria de 12 volts.
Se for melhor comprar o inversor, as baterias e o controlador de carga prontos, então é bem possível fazer você mesmo os painéis solares.
Fazendo uma bateria solar
Para fazer uma bateria, é necessário adquirir fotocélulas solares baseadas em mono ou policristais. Deve-se levar em conta que a vida útil dos policristais é significativamente menor que a dos monocristais.
Além disso, a eficiência dos policristais não ultrapassa 12%, enquanto esse valor para os monocristais chega a 25%. Para fazer um painel solar você precisa comprar pelo menos 36 desses elementos.
Passo #1 - Montagem da caixa do painel solar
O trabalho começa com a fabricação da carroceria, para isso serão necessários os seguintes materiais:
- Blocos de madeira
- Madeira compensada
- Plexiglas
- Painel de fibra
É necessário recortar o fundo da caixa em compensado e inseri-lo em uma moldura feita de barras de 25 mm de espessura. O tamanho do fundo é determinado pelo número de fotocélulas solares e seu tamanho.
Ao longo de todo o perímetro da moldura, devem ser feitos furos com diâmetro de 8 a 10 mm nas barras em incrementos de 0,15 a 0,2 m. Eles são necessários para evitar o superaquecimento das células da bateria durante a operação.
Passo #2 - conectando os elementos do painel solar
De acordo com o tamanho da caixa, é necessário recortar o substrato para células solares do painel de fibra com uma faca de papelaria. Na instalação também é necessário prever a presença de orifícios de ventilação, dispostos a cada 5 cm de forma quadrada. O corpo acabado precisa ser pintado e seco duas vezes.
As células solares devem ser colocadas de cabeça para baixo em um substrato de fibra e conectadas. Se os produtos acabados ainda não estiverem equipados com condutores soldados, o trabalho será bastante simplificado. Porém, o processo de dessoldagem deve ser realizado em qualquer caso.
Deve ser lembrado que a conexão dos elementos deve ser consistente. Inicialmente, os elementos devem ser conectados em linhas, e só então as linhas finalizadas devem ser combinadas em um complexo conectando-se a barramentos condutores de corrente.
Após a conclusão, os elementos devem ser virados, colocados conforme o esperado e fixados com silicone.
Então você precisa verificar a tensão de saída. Aproximadamente, deve estar na faixa de 18 a 20 V. Agora a bateria deve funcionar por vários dias e a capacidade de carregamento das baterias deve ser verificada.Somente após a verificação do desempenho as juntas são seladas.
Passo #3 - montagem do sistema de alimentação
Depois de estar convencido de sua funcionalidade impecável, você poderá montar o sistema de alimentação. Os fios de contato de entrada e saída devem ser levados para fora para posterior conexão do dispositivo.
Uma tampa deve ser cortada em plexiglass e fixada com parafusos auto-roscantes nas laterais da caixa através de orifícios pré-perfurados.
Em vez de células solares, um circuito de diodo com diodos D223B pode ser usado para fazer uma bateria. Um painel de 36 diodos conectados em série é capaz de fornecer 12 V.
Os diodos devem primeiro ser embebidos em acetona para remover a tinta. Devem ser feitos furos no painel de plástico, os diodos devem ser inseridos e conectados. O painel acabado deve ser colocado em uma caixa transparente e lacrado.
Regras básicas para instalação de painel solar
A eficiência de todo o sistema depende em grande parte da correta instalação da bateria solar.
Ao instalar, você precisa considerar os seguintes parâmetros importantes:
- Sombreamento. Se a bateria estiver localizada à sombra de árvores ou estruturas mais altas, ela não apenas não funcionará normalmente, mas também poderá falhar.
- Orientação. Para maximizar a luz solar nas fotocélulas, a bateria deve estar direcionada para o sol. Se você mora no hemisfério norte, o painel deve estar orientado para o sul, mas se você mora no hemisfério sul, vice-versa.
- Inclinar. Este parâmetro é determinado pela localização geográfica. Os especialistas recomendam instalar o painel em um ângulo igual à latitude geográfica.
- Disponibilidade. Você precisa monitorar constantemente a limpeza da parte frontal e remover a camada de poeira e sujeira em tempo hábil. E no inverno, o painel deve ser limpo periodicamente da neve acumulada.
É aconselhável que durante a operação do painel solar o ângulo de inclinação não seja constante. O aparelho funcionará ao máximo somente se os raios solares forem direcionados diretamente para sua cobertura.
No verão é melhor colocá-lo com uma inclinação de 30º em relação ao horizonte. No inverno recomenda-se levantá-lo e instalá-lo a 70º.
Bombas de calor para aquecimento
As bombas de calor são uma das soluções tecnológicas mais avançadas na obtenção de energia alternativa para sua casa. Eles não são apenas os mais convenientes, mas também ecológicos.
A sua operação reduzirá significativamente os custos associados ao pagamento de refrigeração e aquecimento das instalações.
Classificação das bombas de calor
Classifico as bombas de calor pelo número de circuitos, pela fonte de energia e pelo método de obtenção.
Dependendo das necessidades finais, as bombas de calor podem ser:
- Um, dois ou três circuitos;
- Um ou dois capacitores;
- Com possibilidade de aquecimento ou com possibilidade de aquecimento e arrefecimento.
Com base no tipo de fonte de energia e método de obtenção, distinguem-se as seguintes bombas de calor:
- Solo - água. São utilizados em zonas de clima temperado com aquecimento uniforme da terra, independente da época do ano. Para instalação é utilizado coletor ou sonda, dependendo do tipo de solo. A perfuração de poços rasos não requer obtenção de licenças.
- Ar - água. O calor é acumulado no ar e direcionado para aquecer a água. A instalação será apropriada em zonas climáticas com temperaturas de inverno não inferiores a -15 graus.
- Água Água. A instalação é determinada pela presença de corpos d'água (lagos, rios, lençóis freáticos, poços, tanques de decantação). A eficiência dessa bomba de calor é muito impressionante, devido à alta temperatura da fonte durante a estação fria.
- Água é ar. Nesta combinação, os mesmos reservatórios atuam como fonte de calor, mas o calor é transferido diretamente para o ar utilizado para aquecer as instalações através de um compressor. Neste caso, a água não atua como refrigerante.
- O solo é ar. Neste sistema, o condutor de calor é o solo. O calor do solo é transferido para o ar através do compressor. Líquidos não congelantes são usados como transportadores de energia. Este sistema é considerado o mais universal.
- Ar - ar. O funcionamento deste sistema é semelhante ao funcionamento de um ar condicionado, capaz de aquecer e resfriar um ambiente.Este sistema é o mais barato, pois não requer escavações nem colocação de tubulações.
Na hora de escolher o tipo de fonte de calor, é necessário focar na geologia do local e na possibilidade de escavação sem impedimentos, bem como na disponibilidade de espaço livre.
Se houver falta de espaço livre, você terá que abandonar fontes de calor como terra e água e retirar o calor do ar.
Princípio de funcionamento de uma bomba de calor
O princípio de funcionamento das bombas de calor baseia-se na utilização do ciclo de Carnot, que, como resultado da forte compressão do refrigerante, proporciona um aumento da temperatura.
A maioria dos dispositivos de controle climático com unidades compressoras (geladeira, freezer, ar condicionado) operam com o mesmo princípio, mas com efeito oposto.
O ciclo operacional principal, que é implementado nas câmaras dessas unidades, tem o efeito oposto - como resultado de uma expansão acentuada, ocorre um estreitamento do refrigerante.
É por isso que um dos métodos mais acessíveis para a fabricação de uma bomba de calor baseia-se na utilização de unidades funcionais individuais utilizadas em equipamentos de climatização.
Assim, um refrigerador doméstico pode ser usado para fazer uma bomba de calor. Seu evaporador e condensador desempenharão o papel de trocadores de calor, retirando a energia térmica do ambiente e direcionando-a diretamente para o aquecimento do refrigerante que circula no sistema de aquecimento.
Montagem de uma bomba de calor a partir de materiais improvisados
Usando eletrodomésticos antigos, ou melhor, seus componentes individuais, você mesmo pode montar uma bomba de calor. Vejamos como isso pode ser feito a seguir.
Passo #1 – prepare o compressor e o condensador
O trabalho começa com a preparação da parte compressora da bomba, cujas funções serão atribuídas à unidade correspondente do ar condicionado ou refrigerador. Esta unidade deve ser fixada com uma suspensão macia em uma das paredes da sala de trabalho onde for conveniente.
Depois disso, você precisa fazer um capacitor. Um tanque de aço inoxidável de 100 litros é ideal para isso. Você precisa instalar uma bobina nele (você pode pegar um tubo de cobre pronto de um ar condicionado ou geladeira antigo.
O tanque preparado deve ser cortado longitudinalmente em duas partes iguais usando uma trituradora - isso é necessário para instalar e fixar a bobina no corpo do futuro capacitor.
Após instalar a bobina em uma das metades, ambas as partes do tanque devem ser conectadas e soldadas entre si para formar um tanque fechado.
Observe que na soldagem é necessário usar eletrodos especiais e, melhor ainda, usar soldagem com argônio, só isso pode garantir a máxima qualidade da costura.
Passo #2 – fazendo um evaporador
Para fazer um evaporador, você precisará de um tanque de plástico selado com volume de 75 a 80 litros, no qual será necessário colocar uma bobina feita de tubo com diâmetro de ¾ polegadas.
As roscas devem ser cortadas nas extremidades do tubo para posteriormente garantir a conexão com a tubulação. Depois de concluída a montagem e verificada a vedação, o evaporador deve ser fixado à parede da sala de trabalho por meio de suportes de tamanho adequado.
É preferível confiar a conclusão da montagem a um especialista. Embora parte da montagem possa ser feita sozinho, a soldagem dos tubos de cobre e o bombeamento do refrigerante devem ser feitos por um profissional. A montagem da parte principal da bomba termina com a ligação das baterias de aquecimento e do permutador de calor.
Deve-se notar que este sistema é de baixo consumo de energia. Portanto, será melhor que a bomba de calor se torne uma parte adicional do sistema de aquecimento existente.
Passo #3 - arranjo e conexão de um dispositivo externo
A melhor fonte de calor é a água de um poço ou furo. Nunca congela e mesmo no inverno sua temperatura raramente cai abaixo de +12 graus. Será necessária a instalação de dois desses poços.
A água será retirada de um poço e posteriormente fornecida ao evaporador.
Em seguida, as águas residuais serão descarregadas no segundo poço. Resta conectar tudo na entrada do evaporador, na saída e vedar.
Em princípio, o sistema está pronto para funcionar, mas para sua total autonomia será necessário um sistema de automação que controle a temperatura do refrigerante em movimento nos circuitos de aquecimento e a pressão do freon.
A princípio você pode conviver com uma partida comum, mas deve-se observar que a partida do sistema após desligar o compressor pode ser feita em 8 a 10 minutos - esse tempo é necessário para equalizar a pressão do freon no sistema.
Projeto e uso de geradores eólicos
A energia eólica foi usada pelos nossos antepassados. Desde aqueles tempos distantes, em princípio, nada mudou.
A única diferença é que as mós do moinho são substituídas por um gerador e um acionamento, que converte a energia mecânica das pás em energia elétrica.
A instalação de um gerador eólico é considerada economicamente rentável se a velocidade média anual do vento exceder 6 m/s.
A instalação é melhor realizada em colinas e planícies, sendo considerados locais ideais as margens de rios e grandes corpos d'água, longe de diversas utilidades.
Classificação de geradores eólicos
A classificação dos geradores eólicos depende dos seguintes parâmetros básicos:
- Dependendo da localização dos eixos, pode haver giradores verticais E horizontal. O design horizontal oferece a capacidade de girar automaticamente a parte principal em busca de vento. O equipamento principal de um gerador eólico vertical está localizado no solo, por isso é mais fácil de manter, enquanto a eficiência das pás verticais é menor.
- Dependendo do número de lâminas, elas são diferenciadas geradores eólicos simples, duplos, triplos e multipás. Geradores eólicos multipás são usados em baixas velocidades de fluxo de ar e raramente são usados devido à necessidade de instalação de uma caixa de engrenagens.
- Dependendo do material utilizado para fazer as lâminas, as lâminas podem ser vela e rígido. As pás do tipo vela são fáceis de fabricar e instalar, mas requerem substituição frequente, pois falham rapidamente sob a influência de fortes rajadas de vento.
- Dependendo do passo do parafuso, existem mutável E etapas fixas. Ao utilizar um passo variável, é possível obter um aumento significativo na faixa de velocidades de operação do gerador eólico, mas isso levará a uma complicação inevitável do projeto e ao aumento de sua massa.
A potência de todos os tipos de dispositivos que convertem a energia eólica em análogo elétrico depende da área das pás.
Dispositivo gerador eólico
Qualquer turbina eólica contém os seguintes elementos básicos:
- Lâminasgirando sob a influência do vento e garantindo a movimentação do rotor;
- Gerador, que produz corrente alternada;
- Controlador de lâmina, é responsável pela transformação da corrente alternada em corrente contínua, necessária para carregar baterias;
- Baterias recarregáveis, são necessários para o acúmulo e equalização de energia elétrica;
- Inversor, realiza a conversão reversa de corrente contínua em corrente alternada, a partir da qual funcionam todos os eletrodomésticos;
- Mastro, é necessário levantar as pás acima do solo até atingir a altura de movimento das massas de ar.
Ao mesmo tempo, o gerador lâminas que fornecem rotação e o mastro são considerados as partes principais do gerador eólico, e todo o resto são componentes adicionais que garantem a operação confiável e autônoma do sistema como um todo
Gerador eólico de baixa velocidade de um autogerador
Acredita-se que este projeto seja o mais simples e acessível para autoprodução. Pode tornar-se uma fonte independente de energia ou assumir parte da energia do sistema de fornecimento de energia existente.
Se você tiver um gerador de carro e uma bateria, todas as outras peças podem ser feitas de sucata.
Passo #1 – fazendo uma roda eólica
As pás são consideradas uma das partes mais importantes de um gerador eólico, pois seu design determina o funcionamento dos demais componentes. Uma variedade de materiais pode ser usada para fazer lâminas - tecido, plástico, metal e até madeira.
Faremos lâminas com tubos de plástico de esgoto. As principais vantagens deste material são baixo custo, alta resistência à umidade e facilidade de processamento.
O trabalho é executado na seguinte ordem:
- O comprimento da lâmina é calculado e o diâmetro do tubo plástico deve ser 1/5 da metragem necessária;
- Usando um quebra-cabeças, o tubo deve ser cortado longitudinalmente em 4 partes;
- Uma parte se tornará um modelo para a fabricação de todas as lâminas subsequentes;
- Após o corte do tubo, as rebarbas nas bordas devem ser tratadas com lixa;
- As lâminas cortadas devem ser fixadas em disco de alumínio pré-preparado com a fixação fornecida;
- Além disso, após a modificação, você precisa anexar um gerador a este disco.
Observe que o tubo de PVC não é forte o suficiente e não será capaz de suportar fortes rajadas de vento. Para a fabricação das lâminas, é preferível utilizar um tubo de PVC com espessura de no mínimo 4 cm.
O tamanho da lâmina desempenha um papel importante na magnitude da carga. Portanto, não seria errado considerar a opção de reduzir o tamanho das lâminas aumentando o seu número.
Após a montagem, a roda eólica deve ser equilibrada. Para fazer isso, você precisa montá-lo horizontalmente em um tripé dentro de casa. O resultado da montagem correta será a imobilidade da roda.
Caso ocorra rotação das lâminas, é necessário afiá-las com abrasivo antes de equilibrar a estrutura.
Passo #2 - fazendo um mastro de gerador eólico
Para fazer um mastro, você pode usar um tubo de aço com diâmetro de 150-200 mm. O comprimento mínimo do mastro deve ser de 7 m, caso existam obstáculos à movimentação das massas de ar no local, a roda do gerador eólico deve ser elevada a uma altura que exceda o obstáculo em pelo menos 1 m.
As estacas de fixação dos cabos de sustentação e do próprio mastro devem ser concretadas. Como cabos de sustentação, você pode usar cabos de aço ou galvanizados com 6 a 8 mm de espessura.
Passo #3 - reequipamento do gerador do carro
A modificação consiste apenas em rebobinar o fio do estator, além de fabricar um rotor com ímãs de neodímio. Primeiro você precisa fazer os furos necessários para fixar os ímãs nos pólos do rotor.
A instalação dos ímãs é feita com pólos alternados. Ao final da obra, os vazios intermagnéticos devem ser preenchidos com resina epóxi e o próprio rotor embrulhado em papel.
Ao rebobinar a bobina, é preciso levar em consideração que a eficiência do gerador dependerá do número de voltas. A bobina deve ser enrolada em um circuito trifásico em uma direção.
O gerador finalizado precisa ser testado, o resultado de um trabalho executado corretamente será uma leitura de 30 V a 300 rpm do gerador.
Passo #4 – completando a montagem do gerador eólico de baixa velocidade
O eixo giratório do gerador é feito de um tubo com dois mancais montados, e a cauda é recortada em ferro galvanizado de 1,2 mm de espessura.
Antes de fixar o gerador ao mastro é necessário fazer uma moldura, para isso um tubo perfilado é o mais adequado. Ao realizar a fixação é necessário levar em consideração que a distância mínima do mastro à lâmina deve ser superior a 0,25 m.
Para operar o sistema, é necessário instalar um controlador de carregamento, baterias e um inversor após o gerador eólico.
A capacidade da bateria é determinada pela potência do gerador eólico. Este indicador depende do tamanho da roda eólica, do número de pás e da velocidade do vento.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Fabricação de painel solar com caixa plástica, lista de materiais e procedimento de trabalho
Princípio de funcionamento e visão geral das bombas geotérmicas
Reequipamento de um autogerador e fabricação de um gerador eólico de baixa velocidade com suas próprias mãos
Uma característica distintiva das fontes alternativas de energia é a sua compatibilidade e segurança ambiental.
A baixa potência das instalações e a sua ligação a determinadas condições do terreno permitem operar eficazmente apenas sistemas combinados de fontes tradicionais e alternativas.
A sua casa utiliza fontes alternativas de energia para aquecimento e eletricidade? Você mesmo montou um gerador eólico ou fez painéis solares? Por favor, compartilhe sua experiência nos comentários do nosso artigo.
É claro que não é tão simples como descrito e, na verdade, não é fácil de descrever. A ideia de usar uma roda d'água definitivamente não é atraente.Para usar a energia da água, você precisa morar em um rio barulhento. A roda giratória rangerá constantemente perto da casa e a água fará barulho, o que se tornará irritante com o tempo. Tenho tendência apenas para moinhos de vento, eles não perturbam muito a área e não fazem sombra na área. Eu os forçaria a cobrir toda a área perto da casa. Ou eu usaria painéis solares, eles são os mais simples e menos exigentes de manter. Porque você pode investir neles uma vez e pronto.
Estou muito interessado em instalar geradores eólicos. Faz sentido instalá-los nas áreas de Moscou e região de Moscou? Ou, devido à grande quantidade de edifícios, será economicamente não rentável (a energia resultante deverá ser suficiente para uma pequena casa de campo)? Você pode aconselhar os principais fabricantes de geradores eólicos e também descrever o que procurar na hora de escolher uma turbina eólica?
Olá. Também me interessei por esta questão e, com base em cálculos, concluí que como fonte adicional de energia, sem abandonar a principal, esta opção é bastante digna de consideração em qualquer área. Mas aqui, novamente, você precisa fazer cálculos sobre quão viável isso é para uma determinada família, considerar o retorno financeiro, a potência desejada e assim por diante.
Isso requer um artigo totalmente separado com cálculos aproximados. De acordo com meus cálculos pessoais, levando em consideração produtos caseiros e outras coisas, custou cerca de 200 mil rublos para a instalação chave na mão do equipamento necessário. O que, de acordo com as nossas tarifas, tendo em conta os meus benefícios, não é financeiramente rentável no curto prazo. As críticas elogiam Exmork e Aerogreen.
Claro, a energia alternativa é necessária como o ar. Caso contrário, o planeta simplesmente sufocará.Infelizmente, os métodos tradicionais de obtenção de energia alternativa não corresponderam às suas expectativas. A experiência da Europa é um exemplo disso. Eles são muito dependentes das condições ambientais. Somente o BTMG baseado em ímãs permanentes pode servir como uma verdadeira fonte de energia alternativa. Que já foi desenvolvido na Rússia, mas ainda não foi colocado em produção. O motivo é banal. As autoridades russas não precisam de tal projecto. O povo precisa disso. Não há poder.