Energia alternativa para casa: visão geral de fontes de energia não convencionais

“Energia verde” atrai perspectivas simplesmente espaciais. Do meio ambiente pode-se obter energia completamente gratuita e inesgotável para atender comunicações autônomas. Além disso, seu recurso é restaurado diariamente sem intervenção humana.

No entanto, para usar adequadamente os verdadeiros presentes da natureza, é preciso saber como eles funcionam e onde são aplicados. Concorda?

Tudo sobre como a energia alternativa para casa é usada, você aprenderá com o artigo que apresentamos. Depois de se familiarizar com as informações que fornecemos, você poderá escolher a opção mais adequada para obter calor ou eletricidade.

Descrevemos detalhadamente as instalações que processam energia solar/eólica/hídrica/terrestre. Explicamos seu princípio de funcionamento de forma breve e extremamente simples. As informações propostas ajudarão a comparar os métodos e fontes de obtenção de energia.

Tipos de fontes alternativas de energia

Adquirir modelos industriais de dispositivos modernos para extrair energia térmica ou elétrica do meio ambiente não é tão difícil assim.

Entre as opções mais populares desse tipo de equipamento, podemos citar:

• painéis solares;
• coletores solares;
• geradores eólicos;
• bombas de calor;
• geradores de biogás.

A ciência não para; surgem cada vez mais novos modelos de dispositivos para obtenção de energia alternativa. É importante não apenas escolher a opção adequada, mas também instalá-la corretamente. Muitas vezes, não é possível contentar-se com um único equipamento. É possível combinar o uso de diferentes recursos.

Por exemplo, o painel solar gera mais eletricidade no verão, enquanto o gerador eólico gera mais no inverno. A combinação desses dois dispositivos permite garantir quantidade suficiente de eletricidade autônoma ao longo de todo o ano. De maneira semelhante, também é possível combinar outros dispositivos.

#1: Uso de painéis solares

Esses elementos estão se tornando cada vez mais populares e diversificados. São vendidos tanto na forma de kits prontos quanto na forma de fotocélulas individuais. Com estas últimas, trabalham com prazer os artesãos amadores, que preferem fazer tudo com as próprias mãos – é uma tarefa relativamente simples.

Para fabricar uma bateria solar com parâmetros personalizados, você deve adquirir a quantidade necessária de fotocélulas prontas e soldá-las em um circuito comum.

Elementos transparentes que cobrem a superfície de trabalho das baterias solares são instalados nos vidros de edifícios altos, mas também podem ser aplicados com sucesso na construção de casas particulares.

Existem fotocélulas monocristalinas e policristalinas. As primeiras são mais produtivas e duráveis, mas eficazes apenas se houver um fluxo estável de energia. As policristalinas têm eficiência um pouco menor e vida útil mais curta, mas podem funcionar de forma bastante eficaz mesmo em condições de alta nebulosidade.

As fotocélulas são colocadas sob uma camada de material transparente resistente, para que possam absorver energia e permanecer na posição correta. A estrutura com superfície externa transparente parece uma moldura de metal. Ela é usada para fixar os painéis.

Às vezes, em vez de uma estrutura metálica, utiliza-se uma construção de madeira. É uma opção menos durável, mas perfeitamente aceitável.

Os painéis com fotocélulas das baterias solares são instalados no lado mais ensolarado do edifício, geralmente – no telhado. Também é importante escolher corretamente o inversor e as baterias.

A estrutura com baterias solares é bastante volumosa, por isso geralmente é colocada diretamente no telhado da casa. A estrutura é montada em um suporte de modo que o painel com fotocélulas possa ser girado, permitindo acompanhar o movimento do sol e captar mais raios UV dependendo da época do ano.

Em caso de precipitação abundante, o painel é girado para a posição vertical para evitar danos e reduzir a possível sujeira. A instalação dos painéis – é apenas a primeira etapa da implementação de tal sistema.

Para seu funcionamento completo, será necessário conectar os fotocélulas através de um carregador ao sistema inversor solar.

Para acumular a energia elétrica obtida, serão necessárias baterias para painéis solares, por exemplo, SUNLIGHT PzS. Tais elementos podem ser instalados no subsolo, a uma profundidade considerável – até três metros.

A seleção correta do inversor para painéis solares e do controlador de baterias – é um ponto importante para garantir a máxima eficiência de todo o sistema. Quanto melhor forem selecionados todos os componentes e quanto melhores forem os cálculos especiais, menores serão as perdas de energia elétrica.

Um tipo interessante de painéis solares – a versão flexível de filme, cuja camada ativa é aplicada em uma película polimérica. Eles são instalados nos vidros das janelas de edifícios altos, naturalmente, no lado mais ensolarado.

A eficiência de tais elementos é um pouco menor do que a da versão tradicional – apenas 7%. Mas a conveniência de seu uso e a economia de espaço compensam essa desvantagem.

O dispositivo Betaray para aumentar o potencial da energia solar capturada tem uma aparência elegante e moderna. Pode ser instalado no quintal de uma casa particular ou no telhado de um prédio de vários andares.

O dispositivo chamado Betaray tem uma aparência moderna e incomum. É uma esfera de vidro bastante grande que, como uma lente, coleta os raios solares e os direciona para um painel com fotocélulas. A instalação pode girar automaticamente para obter o máximo de raios solares.

Como resultado, é possível usar menos fotocélulas e tornar o fluxo de luz solar mais estável. À noite, o Betaray é capaz de absorver a luz da lua e das estrelas. É pouca, mas suficiente para garantir uma iluminação pública completa. No geral, este dispositivo tem uma eficiência impressionante para painéis solares – 35%.

Dicas úteis sobre como escolher, instalar e operar painéis solares estão disponíveis aqui:

#2: Aplicação de coletores solares

Esta é uma variação mais moderna e produtiva do chuveiro de verão. Mesmo na dacha mais simples, há um barril de água que aquece durante o dia a um nível bastante decente.

Se você instalar no telhado um sistema de tubos estreitos por onde a água circula, pode obter uma quantidade significativa de calor, fornecendo completamente água quente para a casa e até mesmo um aquecimento bastante digno.

O coletor solar é um sistema de tubos estreitos por onde circula um fluido térmico. Os processos naturais de convecção garantem a circulação da água aquecida pelo sol sem o uso de uma bomba (+)

O funcionamento desta fonte alternativa de energia baseia-se na capacidade da água e do ar circularem quando aquecidos. O tanque do trocador de calor é instalado em um nível mais alto do que os tubos do coletor. A água aquecida sobe e entra na parte superior da serpentina do trocador de calor.

Ao esfriar em contato com a água da torneira, o fluido térmico do coletor solar desce e se move novamente para os tubos que o sol aquece.

A circulação natural da água que aquece e esfria permite dispensar bombas especiais ou outros equipamentos elétricos.

Uma versão simples desse sistema pode ser feita com materiais acessíveis: tubos de diferentes diâmetros, uma chapa metálica como base. O suporte onde a base é fixada pode ser feito de cantoneira ou outros elementos metálicos.

Nesta versão do coletor solar caseiro, os tubos são soldados a uma base metálica, e uma tábua grossa foi usada como moldura.

Geralmente, a parte do sistema que fica do lado de fora é pintada de preto para aumentar sua capacidade de absorção de calor. A base com os tubos é fixada de forma que o ângulo de inclinação possa ser ajustado.

Resta apenas instalar um tanque trocador de calor, colocar a serpentina dentro e conectar os elementos do sistema entre si e ao sistema de abastecimento de água e/ou aquecimento.

A tecnologia detalhada de fabricação do coletor solar para aquecimento está descrita neste artigo.

Os modelos industriais de coletores solares são muito mais produtivos do que as “peças caseiras” e podem funcionar o ano todo, mas o custo de tal sistema pode ser bastante alto.

É claro que os coletores solares modernos de fabricação industrial são mais complexos e funcionam de forma mais eficiente. Em alguns dispositivos, o freon é usado como fluido térmico, permitindo obter energia térmica mesmo durante o frio.

Os equipamentos industriais podem ser equipados com tubos a vácuo, um bloco com células fotoelétricas, sensores de temperatura, sistema de controle automático, etc. O custo desse coletor pode ser bastante significativo.

#3: Exploração da energia eólica

Aerogeradores – dispositivos conhecidos há muito tempo e bastante populares entre os fãs de energia limpa. É um equipamento bastante volumoso, especialmente se as pás do moinho de vento giram no plano horizontal. Por isso, as versões com pás dispostas verticalmente são mais populares.

Aerogeradores – são equipamentos bastante volumosos que devem ser instalados em área aberta e bem ventilada pelos ventos. Um único dispositivo pode suprir completamente as necessidades de eletricidade de uma casa particular.

O moinho de vento é colocado em um suporte alto e resistente. O movimento das pás é transmitido ao gerador, e a energia obtida é armazenada em uma bateria. Em seguida, a eletricidade é transferida para o sistema elétrico interno da casa ou utilizada de outra forma.

Um moinho de vento caseiro pode suprir as necessidades de eletricidade de um pequeno sítio de lazer:

Os modelos industriais de aerogeradores modernos geralmente são equipados com um prático painel de controle eletrônico.

Os dispositivos caseiros são construídos seguindo esquemas e desenhos bastante simples. Na internet, é possível encontrar muitas variações dos mais diversos tipos e modelos. É preciso escolher um local adequado para colocar essa estrutura, onde venta forte e o equipamento não incomode ninguém. Quanto mais altas as pás estiverem instaladas, melhor.

A turbina eólica móvel Uprise tem tamanhos relativamente compactos; quando montada, pode ser transportada por estradas públicas.

Recentemente, a empresa Uprise apresentou um desenvolvimento original – uma turbina eólica montada em uma plataforma móvel. Se desejar, o dispositivo pode ser montado, adquirindo tamanhos compactos, e depois transportado com um SUV comum e instalado em outro local.

A potência da turbina eólica móvel Uprise é de 50 kW. Segundo especialistas em energia alternativa, isso é suficiente para fornecer eletricidade a uma casa particular não muito grande e até compartilhar o excedente de eletricidade com os vizinhos.

Uma opção ainda mais original para converter energia eólica em quilowatts – a aeronave Makani Power.

Makani Power – é um equipamento voador que permite elevar um conjunto de pequenas turbinas eólicas a uma altitude significativa e obter a quantidade máxima de eletricidade

Esta é uma variação altamente científica de uma pipa, na qual estão instaladas pequenas turbinas eólicas. A ideia é levar o gerador para as camadas superiores da atmosfera, onde a velocidade do fluxo de ar é significativamente maior do que no solo. A energia desce pelo cabo, que também funciona como a corda que segura a 'pipa'.

Uma interessante revisão do reparo do gerador eólico SF-600-5 (China) permite ter uma ideia dos possíveis problemas com equipamentos de classe econômica:

Ideias interessantes para a fabricação caseira de um moinho de vento são descritas no artigo – Como fazer um gerador eólico com as próprias mãos: estrutura, princípio de funcionamento + melhores projetos caseiros

#4: Aquecimento com base em bombas de calor

Esses dispositivos há muito ocupam um lugar de destaque na família de aparelhos para obtenção de energia limpa. A bomba de calor funciona mais ou menos como uma geladeira ou ar condicionado, mas ao contrário.

Aparelhos desse tipo são usados principalmente para aquecer a casa e também para aquecer água. Embora existam modelos que no verão conseguem desempenhar as funções de ar condicionado.

O princípio de funcionamento da bomba de calor baseia-se na absorção de energia térmica de baixo potencial em calor concentrado de alto potencial. Dispositivos do tipo “solo-água” são complexos de instalar, mas eficientes

Como fonte de calor, esses sistemas utilizam a energia do ar, o calor do solo e da água. A energia está em toda parte, mas nesses recursos ela tem baixo potencial. O circuito externo da bomba de calor coleta esses fragmentos dispersos de energia térmica e os transporta para o sistema.

Para transformar a energia em um estado de alto potencial, utiliza-se um refrigerante, geralmente freon. Ele absorve a energia recebida, aquece e vai para o compressor. Aqui o refrigerante é comprimido e através do evaporador vai para o trocador de calor do circuito interno de aquecimento.

O fluido térmico absorve a energia térmica concentrada, e o freon passa pelo evaporador e volta ao estado líquido. Agora ele recebe energia de baixo potencial, aquece, etc.

Dependendo da fonte de energia térmica, bem como do tipo de refrigerante, também se escolhe o tipo de bomba de calor: “solo-água”, “água-água”, “ar-água”, “ar-ar” etc. Com tal dispositivo, é possível realizar não apenas o aquecimento tradicional a água, mas também o aquecimento a ar.

Muitos artesãos dominaram com sucesso a fabricação independente de tal agregado, opções interessantes são descritas nos seguintes artigos:

1. Como fazer uma bomba de calor com as próprias mãos a partir de uma geladeira velha: desenhos, instruções e dicas de montagem
2. Bomba de calor geotérmica faça você mesmo para aquecimento de casa: estrutura, projeto, montagem por conta própria

Extrair calor da terra – não é a tarefa mais simples, pois será necessário um terreno espaçoso e extensos trabalhos de terra. Os tubos do circuito externo são colocados em valas e cobertos com terra. É claro que o uso deste terreno no futuro será limitado.

A unidade externa da bomba de calor do tipo “ar-água” precisa simplesmente ser instalada em um local adequado, mas tal dispositivo pode não ser muito eficaz em baixa temperatura do ar externo

Mas desta forma é possível garantir uma temperatura estável do refrigerante no circuito externo, e esta é uma condição importante para o funcionamento bem-sucedido da bomba de calor. É muito conveniente se houver um corpo d'água perto da casa, o circuito externo pode ser imerso na água sem problemas especiais. Como alternativa a um corpo d'água, utiliza-se um poço de água.

Para extrair calor do ar, não são usados tubos com refrigerante líquido, mas sim ventiladores potentes que sopram ar para o trocador de calor. A temperatura do ar externo não é tão constante quanto nas opções com água ou terra, mas por outro lado, escolher um local para o agregado e realizar a instalação é muito mais simples.

Infelizmente, tais dispositivos são pouco eficazes em regiões do norte, pois o aquecimento é impossível já a -20 graus de temperatura do ar externo. O problema é resolvido combinando dois sistemas de aquecimento diferentes.

#4: Biogás no funcionamento das comunicações

Resíduos – mais um recurso interessante para obter energia térmica. No processamento de dejetos com bactérias anaeróbicas, são liberadas substâncias como metano, sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono e algumas impurezas.

Essa mistura gasosa é chamada de biogás, ela também pode ser considerada como uma fonte alternativa moderna de energia.

Para processamento no biogerador, geralmente se utiliza uma mistura de resíduos de origem vegetal e animal com água. A umidade da massa deve ser de 88-96% dependendo da época do ano

Claro, esta substância combustível não é obtida do conteúdo do esgoto. Para isso, utilizam-se resíduos orgânicos de origem animal ou vegetal. Eles são colocados em um recipiente especial, muito resistente e obrigatoriamente hermético. Culturas bacterianas também são carregadas nele.

Dentro do dispositivo, é instalado um sem-fim para misturar a massa biológica. Isso aumentará a velocidade da reação e tornará o funcionamento do gerador mais eficiente.

A massa destinada ao processamento é diluída com água, que deve ser aquecida a aproximadamente 40°C. No verão, deve-se adicionar mais água, mas no inverno a umidade da biomassa pode ser de cerca de 90%.

Para manter uma temperatura confortável para a atividade dos microrganismos, o recipiente do biogerador é coberto com materiais de isolamento térmico. Todos os materiais de partida são carregados através do gargalo, que é então firmemente fechado. O biogás se acumula na parte superior do dispositivo e é removido através de um tubo especial.

Por conveniência, economia de espaço e segurança, as usinas de biogás são colocadas subterrâneas, a distribuição de gás é feita através de um selo hidráulico, é obrigatório garantir o aquecimento da biomassa (+)

Os resíduos processados são descarregados através de um tubo separado; eles representam um fertilizante valioso que pode ser utilizado no local. Um ponto importante na criação caseira de um biogerador – a segurança. Como o gás se acumula constantemente no recipiente, a pressão aumenta constantemente.

O processo de criação caseira de um biogerador a partir de um barril de metal está descrito neste vídeo:

Se esse processo não for controlado, o dispositivo pode simplesmente explodir. É considerado mais seguro colocar o biogerador subterrâneo, e não na superfície. Deve-se garantir a extração constante do gás produzido do recipiente para normalizar a pressão.

A mistura de gás também deve ser manuseada com cuidado. Esta substância inflamável tem um odor forte e desagradável, e sua inalação pode ser perigosa para a saúde das pessoas.

Além das fontes de energia gratuita descritas acima, existem outras soluções de engenharia interessantes com muitas perspectivas práticas:

Finalidade e aplicação do termogerador

Dispositivos deste tipo são conhecidos desde meados do século passado. Eles permitem converter energia térmica em elétrica. A versão moderna do termogerador de produção industrial é projetada para ser instalada em caldeiras a gás ou fogões a lenha de combustão longa com potência de pelo menos 200 W.

Uma das variantes mais conhecidas e procuradas do termogerador para uso doméstico funciona em conjunto com uma lamparina a querosene:

Esse dispositivo permite, no inverno, quando os aquecedores estão funcionando continuamente, obter cerca de 150 kWh de eletricidade por mês.

Pode ser considerado como uma opção adicional combinada com painéis solares ou como uma forma de compensar as frequentes interrupções de energia elétrica.

Existem também modelos portáteis de geradores de calor que podem aproveitar a energia térmica de uma fogueira comum. Eles podem ser usados durante a construção em locais sem eletricidade como uma alternativa a um gerador a gás liquefeito.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo apresentará as opções mais populares de instalações que funcionam com fontes alternativas de energia:

A única desvantagem significativa das formas alternativas de obtenção de energia é o alto custo do equipamento e da instalação. Desenvolvimentos de alta tecnologia são eficientes, convenientes e caros. No entanto, o investimento se paga com o tempo. E para os amantes do 'faça você mesmo', sempre há opções para fabricação caseira.

Conte-nos o que você acha sobre o uso de energia alternativa em casa? Compartilhe sua opinião, participe das discussões e faça perguntas. Você pode deixar comentários no formulário abaixo.