Energía alternativa casera para el hogar: un repaso a las mejores ecotecnologías
Las reservas naturales de combustible no son ilimitadas y los precios de la energía aumentan constantemente.De acuerdo, sería bueno utilizar fuentes de energía alternativas en lugar de las tradicionales, para no depender de los proveedores de gas y electricidad de su región. ¿Pero no sabes por dónde empezar?
Le ayudaremos a comprender las principales fuentes de energía renovable; en este material analizamos las mejores ecotecnologías. La energía alternativa puede sustituir a las fuentes de energía convencionales: puedes crear una instalación muy eficaz para producirla con tus propias manos.
Nuestro artículo analiza métodos simples para ensamblar una bomba de calor, un generador eólico y paneles solares, y selecciona ilustraciones fotográficas de las etapas individuales del proceso. Para mayor claridad, el material cuenta con vídeos sobre la producción de instalaciones respetuosas con el medio ambiente.
El contenido del artículo:
Fuentes populares de energía renovable.
Las “tecnologías verdes” reducirán significativamente los costos domésticos mediante el uso de fuentes prácticamente gratuitas.
Desde la antigüedad, la gente ha utilizado en la vida cotidiana mecanismos y dispositivos cuya acción tenía como objetivo convertir las fuerzas de la naturaleza en energía mecánica. Un ejemplo sorprendente de esto son los molinos de agua y los molinos de viento.
Con la llegada de la electricidad, la presencia de un generador hizo posible convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
Hoy en día, una cantidad importante de energía se genera precisamente mediante complejos eólicos y centrales hidroeléctricas. Además del viento y el agua, la gente tiene acceso a fuentes como los biocombustibles, la energía del interior de la Tierra, la luz solar, la energía de los géiseres y volcanes y el poder de las mareas.
Los siguientes dispositivos se utilizan ampliamente en la vida cotidiana para generar energía renovable:
El alto coste tanto de los dispositivos como de los trabajos de instalación impide que muchas personas reciban energía aparentemente gratuita.
La recuperación de la inversión puede alcanzar entre 15 y 20 años, pero esto no es motivo para privarse de perspectivas económicas. Todos estos dispositivos se pueden fabricar e instalar de forma independiente.
Paneles solares caseros
Un panel solar ya preparado cuesta mucho dinero, por lo que no todo el mundo puede permitirse comprarlo e instalarlo. Al fabricar el panel usted mismo, los costos se pueden reducir de 3 a 4 veces.
Antes de empezar a construir un panel solar, es necesario comprender cómo funciona todo.
El principio de funcionamiento de un sistema de suministro de energía solar.
Comprender el propósito de cada elemento del sistema le permitirá imaginar su funcionamiento como un todo.
Los principales componentes de cualquier sistema de suministro de energía solar:
- Un panel solar. Se trata de un complejo de elementos conectados en un todo único que convierte la luz solar en un flujo de electrones.
- Baterías. Uno batería bateriasNo durará mucho, por lo que el sistema puede tener hasta una docena de dispositivos de este tipo. El número de baterías está determinado por la energía consumida. La cantidad de baterías se puede aumentar en el futuro agregando la cantidad requerida de paneles solares al sistema;
- Controlador de carga solar. Este dispositivo es necesario para garantizar la carga normal de la batería. Su objetivo principal es evitar que la batería se vuelva a recargar.
- Inversor. Un dispositivo necesario para convertir la corriente. Las baterías proporcionan corriente de bajo voltaje y el inversor la convierte en corriente de alto voltaje necesaria para la funcionalidad: potencia de salida.Para una casa, será suficiente un inversor con una potencia de salida de 3-5 kW.
La característica principal de los paneles solares es que no pueden generar corriente de alto voltaje. Un elemento separado del sistema es capaz de generar una corriente de 0,5-0,55 V. Una batería solar es capaz de producir una corriente de 18-21 V, que es suficiente para cargar una batería de 12 voltios.
Si es mejor comprar el inversor, las baterías y el controlador de carga ya preparados, entonces es muy posible que usted mismo fabrique los paneles solares.
Hacer una batería solar
Para fabricar una batería, es necesario comprar fotocélulas solares a base de monocristales o policristales. Hay que tener en cuenta que la vida útil de los policristales es mucho más corta que la de los monocristales.
Además, la eficiencia de los policristales no supera el 12%, mientras que para los monocristales esta cifra alcanza el 25%. Para fabricar un panel solar es necesario comprar al menos 36 de estos elementos.
Paso 1: montaje de la carcasa del panel solar
El trabajo comienza con la fabricación de la carrocería, para ello necesitarás los siguientes materiales:
- Bloques de madera
- Madera contrachapada
- Plexiglás
- Fibra vulcanizada
Es necesario cortar la parte inferior de la caja de madera contrachapada e insertarla en un marco hecho de barras de 25 mm de espesor. El tamaño del fondo está determinado por el número de fotocélulas solares y su tamaño.
A lo largo de todo el perímetro del marco, se deben perforar agujeros con un diámetro de 8 a 10 mm en barras con un paso de 0,15 a 0,2 m. Son necesarios para evitar que las celdas de la batería se sobrecalienten durante el funcionamiento.
Paso 2: conectar los elementos del panel solar
Según el tamaño de la caja, es necesario cortar el sustrato para las células solares de tablero de fibra con un cuchillo de oficina. Al instalarlo, también es necesario prever la presencia de orificios de ventilación, dispuestos cada 5 cm en forma de cuadrado anidado. La carrocería terminada debe pintarse y secarse dos veces.
Las células solares deben colocarse boca abajo sobre un sustrato de tablero de fibra y cablearse. Si los productos terminados aún no estaban equipados con conductores soldados, el trabajo se simplifica enormemente. Sin embargo, el proceso de desoldar debe realizarse en cualquier caso.
Hay que recordar que la conexión de elementos debe ser coherente. Inicialmente, los elementos deben conectarse en filas, y solo entonces las filas terminadas deben combinarse en un complejo conectándose a barras colectoras que transportan corriente.
Al finalizar, los elementos deben darse la vuelta, colocarse como se esperaba y fijarse con silicona.
Entonces necesitas verificar el voltaje de salida. Aproximadamente, debe estar en el rango de 18-20 V. Ahora la batería debe funcionar durante varios días y se debe verificar la capacidad de carga de las baterías.Sólo después de comprobar el funcionamiento se sellan las juntas.
Paso #3: ensamblar el sistema de suministro de energía
Una vez que esté convencido de su impecable funcionalidad, puede montar el sistema de alimentación. Los cables de contacto de entrada y salida deben sacarse al exterior para la posterior conexión del dispositivo.
Se debe cortar una cubierta de plexiglás y fijarla con tornillos autorroscantes a los lados de la caja a través de orificios previamente perforados.
En lugar de células solares, se puede utilizar un circuito de diodos con diodos D223B para fabricar una batería. Un panel de 36 diodos conectados en serie es capaz de entregar 12 V.
Primero se deben remojar los diodos en acetona para quitar la pintura. Se deben perforar agujeros en el panel de plástico, insertar diodos y cablear. El panel terminado debe colocarse en una carcasa transparente y sellarse.
Reglas básicas para instalar un panel solar.
La eficiencia de todo el sistema depende en gran medida de la correcta instalación de la batería solar.
Al instalar, debe considerar los siguientes parámetros importantes:
- Sombreado. Si la batería está ubicada a la sombra de árboles o estructuras más altas, no sólo no funcionará normalmente, sino que también puede fallar.
- Orientación. Para maximizar la luz solar sobre las fotocélulas, la batería debe orientarse hacia el sol. Si vives en el hemisferio norte, entonces el panel debe estar orientado hacia el sur, pero si vives en el hemisferio sur, viceversa.
- Inclinación. Este parámetro está determinado por la ubicación geográfica. Los expertos recomiendan instalar el panel en un ángulo igual a la latitud geográfica.
- Disponibilidad. Es necesario controlar constantemente la limpieza de la parte frontal y eliminar oportunamente la capa de polvo y suciedad. Y en invierno, el panel debe limpiarse periódicamente de nieve acumulada.
Es aconsejable que al operar el panel solar, el ángulo de inclinación no sea constante. El dispositivo funcionará al máximo solo si los rayos del sol se dirigen directamente a su cubierta.
En verano es mejor colocarlo en una pendiente de 30º con respecto al horizonte. En invierno se recomienda levantarlo e instalarlo a 70º.
Bombas de calor para calefacción
Las bombas de calor son una de las soluciones tecnológicas más avanzadas en la obtención energía alternativa para tu hogar. No sólo son los más convenientes, sino también los más ecológicos.
Su operación reducirá significativamente los costos asociados con el pago de refrigeración y calefacción de las instalaciones.
Clasificación de bombas de calor.
Clasifico las bombas de calor por el número de circuitos, la fuente de energía y el método de obtención de la misma.
Según las necesidades finales las bombas de calor pueden ser:
- Uno, dos o tres circuitos;
- Uno o dos condensadores;
- Con posibilidad de calefacción o con posibilidad de calefacción y refrigeración.
En función del tipo de fuente de energía y método de obtención de la misma, se distinguen las siguientes bombas de calor:
- Suelo - agua. Se utilizan en zonas de clima templado con calentamiento uniforme de la tierra, independientemente de la época del año. Para la instalación se utiliza captador o sonda, según el tipo de suelo. La perforación de pozos poco profundos no requiere la obtención de permisos.
- Aire agua. El calor se acumula del aire y se dirige para calentar el agua. La instalación será apropiada en zonas climáticas con temperaturas invernales no inferiores a -15 grados.
- Agua agua. La instalación está determinada por la presencia de cuerpos de agua (lagos, ríos, aguas subterráneas, pozos, decantadores). La eficiencia de una bomba de calor de este tipo es muy impresionante, debido a la alta temperatura de la fuente durante la estación fría.
- El agua es aire. En esta combinación, los mismos depósitos actúan como fuente de calor, pero el calor se transfiere directamente al aire utilizado para calentar el local a través de un compresor. En este caso, el agua no actúa como refrigerante.
- El suelo es aire. En este sistema, el conductor del calor es el suelo. El calor del suelo se transfiere al aire a través del compresor. Como portadores de energía se utilizan líquidos no congelantes. Este sistema es considerado el más universal.
- Aire - aire. El funcionamiento de este sistema es similar al funcionamiento de un aire acondicionado, capaz de calentar y enfriar una habitación.Este sistema es el más económico, ya que no requiere trabajos de excavación ni tendido de tuberías.
Al elegir el tipo de fuente de calor, es necesario centrarse en la geología del sitio y la posibilidad de realizar trabajos de excavación sin obstáculos, así como la disponibilidad de espacio libre.
Si falta espacio libre, habrá que abandonar las fuentes de calor como la tierra y el agua y tomar calor del aire.
Principio de funcionamiento de una bomba de calor.
El principio de funcionamiento de las bombas de calor se basa en el uso del ciclo de Carnot, que, como resultado de una fuerte compresión del refrigerante, proporciona un aumento de temperatura.
La mayoría de los dispositivos de control climático con unidades de compresor (refrigerador, congelador, aire acondicionado) funcionan según el mismo principio, pero con el efecto opuesto.
El ciclo de funcionamiento principal, que se implementa en las cámaras de estas unidades, tiene el efecto contrario: como resultado de una fuerte expansión, se produce un estrechamiento del refrigerante.
Es por eso que uno de los métodos más accesibles para fabricar una bomba de calor se basa en el uso de unidades funcionales individuales utilizadas en equipos de control climático.
Por tanto, se puede utilizar un frigorífico doméstico para fabricar una bomba de calor. Su evaporador y condensador desempeñarán el papel de intercambiadores de calor, extrayendo energía térmica del ambiente y dirigiéndola directamente al calentamiento del refrigerante que circula en el sistema de calefacción.
Montaje de una bomba de calor a partir de materiales de desecho.
Utilizando electrodomésticos viejos, o mejor dicho, sus componentes individuales, usted mismo puede montar una bomba de calor. Veamos cómo se puede hacer esto a continuación.
Paso #1: prepare el compresor y el condensador
El trabajo comienza con la preparación de la parte compresora de la bomba, cuyas funciones se asignarán a la unidad correspondiente del aire acondicionado o frigorífico. Esta unidad debe fijarse con una suspensión suave en una de las paredes de la sala de trabajo donde sea conveniente.
Después de esto, necesitas hacer un condensador. Para ello es ideal un depósito de acero inoxidable de 100 litros. Debe instalar una bobina en él (puede tomar un tubo de cobre ya hecho de un aire acondicionado o refrigerador viejo).
El tanque preparado debe cortarse a lo largo en dos partes iguales con una amoladora; esto es necesario para instalar y asegurar la bobina en el cuerpo del futuro condensador.
Después de instalar el serpentín en una de las mitades, ambas partes del tanque deben conectarse y soldarse entre sí para formar un tanque cerrado.
Tenga en cuenta que al soldar es necesario utilizar electrodos especiales y, mejor aún, utilizar soldadura de argón, solo así se puede garantizar la máxima calidad de la costura.
Paso 2: hacer un evaporador
Para hacer un evaporador, necesitará un tanque de plástico sellado con un volumen de 75 a 80 litros, en el que deberá colocar un serpentín hecho de tubería con un diámetro de ¾ de pulgada.
Se deben cortar roscas en los extremos del tubo para asegurar posteriormente la conexión con la tubería. Una vez finalizado el montaje y comprobada la estanqueidad, se debe fijar el evaporador a la pared de la sala de trabajo mediante soportes del tamaño adecuado.
Es mejor confiar la realización del montaje a un especialista. Si bien parte del ensamblaje lo puede realizar usted mismo, un profesional debe soldar los tubos de cobre y bombear el refrigerante. El montaje de la parte principal de la bomba finaliza con la conexión de las baterías de calefacción y el intercambiador de calor.
Cabe señalar que este sistema es de bajo consumo. Por lo tanto, sería mejor si la bomba de calor se convirtiera en una parte adicional del sistema de calefacción existente.
Paso 3: disposición y conexión de un dispositivo externo
La mejor fuente de calor es el agua de un pozo o pozo. Nunca se congela e incluso en invierno su temperatura rara vez desciende por debajo de los +12 grados. Será necesario instalar dos de estos pozos.
El agua se extraerá de un pozo y posteriormente se suministrará al evaporador.
A continuación, las aguas residuales se descargarán al segundo pozo. Ya solo queda conectarlo todo a la entrada del evaporador, a la salida y sellarlo.
En principio, el sistema está listo para funcionar, pero para su total autonomía necesitará un sistema de automatización que controle la temperatura del refrigerante en movimiento en los circuitos de calefacción y la presión del freón.
Al principio, puede arreglárselas con un motor de arranque normal, pero debe tenerse en cuenta que el arranque del sistema después de apagar el compresor se puede realizar en 8 a 10 minutos; este tiempo es necesario para igualar la presión del freón en el sistema.
Diseño y uso de generadores eólicos.
Nuestros antepasados utilizaban la energía eólica. Desde aquellos tiempos lejanos, en principio, nada ha cambiado.
La única diferencia es que las muelas del molino se sustituyen por un generador y un accionamiento que convierte la energía mecánica de las palas en energía eléctrica.
La instalación de un aerogenerador se considera económicamente rentable si la velocidad media anual del viento supera los 6 m/s.
La instalación se realiza mejor en colinas y llanuras; los lugares ideales son las costas de los ríos y grandes masas de agua, lejos de diversos servicios públicos.
Clasificación de aerogeneradores.
La clasificación de los aerogeneradores depende de los siguientes parámetros básicos:
- Dependiendo de la colocación de los ejes, puede haber giradores verticales Y horizontal. El diseño horizontal ofrece la posibilidad de girar automáticamente la parte principal para buscar viento. El equipo principal de un aerogenerador vertical está situado en el suelo, por lo que es más fácil de mantener, mientras que la eficiencia de las palas verticales es menor.
- Dependiendo del número de palas, se distinguen. Generadores eólicos de una, dos, tres y múltiples palas.. Los generadores eólicos de palas múltiples se utilizan a bajas velocidades de flujo de aire y rara vez se utilizan debido a la necesidad de instalar una caja de cambios.
- Dependiendo del material utilizado para fabricar las hojas, las hojas pueden ser vela y rígido. Las palas tipo vela son fáciles de fabricar e instalar, pero requieren un reemplazo frecuente, ya que fallan rápidamente bajo la influencia de fuertes ráfagas de viento.
- Dependiendo del paso del tornillo, existen cambiable Y pasos fijos. Cuando se utiliza un paso variable, es posible lograr un aumento significativo en el rango de velocidades de funcionamiento del generador eólico, pero esto conducirá a una inevitable complicación del diseño y un aumento de su peso.
La potencia de todo tipo de dispositivos que convierten la energía eólica en un análogo eléctrico depende del área de las palas.
Dispositivo generador de viento
Cualquier aerogenerador contiene los siguientes elementos básicos:
- Cuchillasgirar bajo la influencia del viento y asegurar el movimiento del rotor;
- Generador, que produce corriente alterna;
- Controlador de cuchilla, es responsable de la transformación de la corriente alterna en corriente continua, necesaria para cargar las baterías;
- Baterías recargables, son necesarios para la acumulación y ecualización de energía eléctrica;
- Inversor, realiza la conversión inversa de corriente continua en corriente alterna, a partir de la cual funcionan todos los electrodomésticos;
- Mástil, es necesario levantar las palas del suelo hasta alcanzar la altura de movimiento de las masas de aire.
Al mismo tiempo, el generador palas que proporcionan rotación y el mástil se consideran las partes principales del aerogenerador, y todo lo demás son componentes adicionales que garantizan un funcionamiento fiable y autónomo del sistema en su conjunto.
Generador eólico de baja velocidad procedente de un autogenerador.
Se cree que este diseño es el más simple y accesible para la autoproducción. Puede convertirse en una fuente de energía independiente o absorber parte de la potencia del sistema de suministro de energía existente.
Si tiene un generador de automóvil y una batería, todas las demás piezas se pueden fabricar con materiales de desecho.
Paso 1: hacer una rueda de viento
Las palas son consideradas una de las partes más importantes de un aerogenerador, ya que su diseño determina el funcionamiento del resto de componentes. Se pueden utilizar una variedad de materiales para fabricar hojas: tela, plástico, metal e incluso madera.
Haremos palas a partir de tuberías de plástico de alcantarillado. Las principales ventajas de este material son el bajo costo, la alta resistencia a la humedad y la facilidad de procesamiento.
El trabajo se realiza en el siguiente orden:
- Se calcula la longitud de la cuchilla y el diámetro del tubo de plástico debe ser 1/5 del metraje requerido;
- Con una sierra de calar, se debe cortar el tubo a lo largo en 4 partes;
- Una parte se convertirá en una plantilla para la fabricación de todas las palas posteriores;
- Después de cortar la tubería, las rebabas en los bordes deben tratarse con papel de lija;
- Las hojas cortadas deben fijarse en un disco de aluminio preparado previamente con el soporte suministrado;
- Además, después de la modificación, es necesario conectar un generador a este disco.
Tenga en cuenta que la tubería de PVC no es lo suficientemente resistente y no podrá soportar fuertes ráfagas de viento. Para la fabricación de palas, lo mejor es utilizar un tubo de PVC con un espesor de al menos 4 cm.
El tamaño de la pala juega un papel importante en la magnitud de la carga. Por tanto, no estaría de más considerar la opción de reducir el tamaño de las palas aumentando su número.
Después del montaje, se debe equilibrar la rueda de viento. Para hacer esto, debe montarlo horizontalmente en un trípode en el interior. El resultado de un correcto montaje será la inmovilidad de la rueda.
Si las cuchillas giran, es necesario afilarlas con abrasivo antes de equilibrar la estructura.
Paso 2: hacer un mástil de generador eólico
Para hacer un mástil, puede utilizar un tubo de acero con un diámetro de 150-200 mm. La longitud mínima del mástil debe ser de 7 m. Si hay obstáculos al movimiento de masas de aire en el sitio, entonces la rueda del aerogenerador debe elevarse a una altura que exceda el obstáculo en al menos 1 m.
Se deben hormigonar las clavijas para sujetar los vientos y el propio mástil. Como tirantes se pueden utilizar cables de acero o galvanizados con un espesor de 6-8 mm.
Paso #3: reequipamiento del generador del automóvil
La modificación consiste únicamente en rebobinar el cable del estator, así como en fabricar un rotor con imanes de neodimio. Primero hay que perforar los agujeros necesarios para fijar los imanes en los polos del rotor.
La instalación de imanes se realiza con polos alternos. Una vez finalizado el trabajo, los huecos intermagnéticos deben llenarse con resina epoxi y el rotor debe envolverse en papel.
Al rebobinar la bobina, es necesario tener en cuenta que la eficiencia del generador dependerá del número de vueltas. La bobina debe enrollarse en un circuito trifásico en una dirección.
Es necesario probar el generador terminado, el resultado de un trabajo realizado correctamente será una lectura de 30 V a 300 rpm del generador.
Paso 4: completar el montaje del generador eólico de baja velocidad
El eje de rotación del generador está hecho de un tubo con dos cojinetes montados y la parte trasera está cortada de hierro galvanizado de 1,2 mm de espesor.
Antes de fijar el generador al mástil, es necesario hacer un marco, para esto lo mejor es un tubo perfilado. A la hora de realizar la fijación es necesario tener en cuenta que la distancia mínima desde el mástil a la pala debe ser superior a 0,25 m.
Para operar el sistema, es necesario instalar un controlador de carga, baterías y un inversor después del generador eólico.
La capacidad de la batería está determinada por la potencia del generador eólico. Este indicador depende del tamaño de la rueda de viento, del número de palas y de la velocidad del viento.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Fabricación de un panel solar con carcasa de plástico, relación de materiales y procedimiento de trabajo.
Principio de funcionamiento y descripción general de las bombas geotérmicas.
Reequipamiento de un autogenerador y fabricación de un generador eólico de baja velocidad con sus propias manos.
Una característica distintiva de las fuentes de energía alternativas es su seguridad y respeto al medio ambiente.
La potencia bastante baja de las instalaciones y su conexión con determinadas condiciones del terreno permiten operar eficazmente sólo sistemas combinados de fuentes tradicionales y alternativas.
¿Su hogar utiliza fuentes de energía alternativas para calefacción y electricidad? ¿Has montado tú mismo un generador eólico o has fabricado paneles solares? Comparta su experiencia en los comentarios de nuestro artículo.
Por supuesto, no es tan simple como se describe y, de hecho, no es fácil de describir. La idea de utilizar una rueda hidráulica definitivamente no es atractiva.Para utilizar la energía del agua es necesario vivir junto a un río ruidoso. La rueda giratoria chirriará constantemente cerca de la casa y el agua hará ruido, lo que con el tiempo se volverá molesto. Solo me inclino por los molinos de viento, no perturban mucho el área y no dan sombra. Los obligaría a cubrir toda el área cercana a la casa. O usaría paneles solares, son los más sencillos y poco exigentes de mantener. Porque puedes invertir en ellos una vez y listo.
Estoy muy interesado en instalar aerogeneradores. ¿Tiene sentido instalarlos en las zonas de Moscú y de la región de Moscú? ¿O, debido a la gran cantidad de edificios, no será económicamente rentable (la energía resultante debería ser suficiente para una pequeña casa de campo)? ¿Puede aconsejarnos sobre los principales fabricantes de aerogeneradores y describir qué buscar a la hora de elegir un aerogenerador?
Hola. También me interesó esta pregunta y, a partir de cálculos, se concluyó que como fuente adicional de energía, sin abandonar la principal, esta opción es bastante digna de consideración en cualquier ámbito. Pero aquí nuevamente es necesario hacer cálculos sobre qué tan factible es esto para una familia en particular, considerar la recuperación de la inversión, la potencia deseada, etc.
Esto requiere un artículo completo aparte con cálculos aproximados. Según mis cálculos personales, teniendo en cuenta los productos caseros y otras cosas, la instalación llave en mano del equipo necesario costó alrededor de 200 mil rublos. Lo cual, según nuestras tarifas, teniendo en cuenta mis beneficios, no es económicamente rentable en el corto plazo. Las reseñas elogian a Exmork y Aerogreen.
Por supuesto, se necesita energía alternativa como el aire. De lo contrario, el planeta simplemente se asfixiará.Desafortunadamente, los métodos tradicionales para obtener energía alternativa no han estado a la altura de sus esperanzas. La experiencia de Europa es un ejemplo de ello. Dependen demasiado de las condiciones ambientales. Sólo BTMG, basado en imanes permanentes, puede servir como una fuente real de energía alternativa. Que ya ha sido desarrollado en Rusia pero aún no ha sido puesto en producción. La razón es banal. Las autoridades rusas no necesitan un proyecto de este tipo. La gente lo necesita. No hay poder.