Energia alternativa residencial faça você mesmo: análise das melhores ecotecnologias
As reservas de combustíveis naturais não são ilimitadas, e os preços da energia não param de subir. Concorde, seria bom usar fontes alternativas em vez das tradicionais para não depender dos fornecedores de gás e eletricidade da sua região. Mas você não sabe por onde começar?
Vamos ajudá-lo a entender as principais fontes de energia renovável – neste material analisamos as melhores ecotecnologias. A energia alternativa pode substituir as fontes habituais: com as próprias mãos é possível montar uma instalação bastante eficiente para obtê-la.
Em nosso artigo, apresentamos maneiras simples de montar uma bomba de calor, um gerador eólico e painéis solares, com fotos ilustrativas de cada etapa do processo. Para maior clareza, o material inclui vídeos sobre a fabricação de instalações ecologicamente corretas.
Conteúdo do artigo:
Fontes populares de energia renovável
“Tecnologias verdes” permitirão reduzir sensivelmente as despesas domésticas graças ao uso de fontes praticamente gratuitas.
Desde a antiguidade, as pessoas utilizavam no cotidiano mecanismos e dispositivos cuja ação visava transformar as forças da natureza em energia mecânica. Um exemplo claro disso são os moinhos de água e os moinhos de vento.
Com o surgimento da eletricidade, a existência de um gerador permitiu transformar energia mecânica em energia elétrica.

Hoje, uma quantidade significativa de energia é gerada justamente por complexos eólicos e usinas hidrelétricas. Além do vento e da água, as pessoas têm acesso a fontes como biocombustíveis, energia do interior da Terra, luz solar, energia de gêiseres e vulcões, e a força das marés.
No dia a dia, para obter energia renovável, são amplamente utilizados os seguintes dispositivos:
O alto custo, tanto dos próprios dispositivos quanto da realização dos trabalhos de instalação, faz muitas pessoas desistirem de obter uma energia aparentemente gratuita.
O retorno do investimento pode levar de 15 a 20 anos, mas isso não é motivo para se privar das perspectivas econômicas. Todos esses dispositivos podem ser fabricados e instalados por conta própria.

Painéis solares de fabricação caseira
Um painel solar pronto custa bastante dinheiro, por isso sua compra e instalação não estão ao alcance de todos. Ao fabricar o painel por conta própria, os custos podem ser reduzidos em 3 a 4 vezes.
Antes de começar a montar um painel solar, é preciso entender como tudo isso funciona.
Princípio de funcionamento do sistema de energia solar
Compreender a finalidade de cada elemento do sistema permite visualizar seu funcionamento como um todo.
Principais componentes de qualquer sistema de energia solar:
- Painel solar. É um conjunto de elementos interligados que convertem a luz solar em um fluxo de elétrons.
- Baterias. Uma bateria não duraria muito, então o sistema pode ter até uma dúzia desses dispositivos. O número de baterias é determinado pelo consumo de energia elétrica. O número de baterias pode ser aumentado no futuro, adicionando a quantidade necessária de painéis solares ao sistema;
- Controlador de carga solar. Este dispositivo é necessário para garantir o carregamento normal da bateria. Sua principal finalidade é evitar o sobrecarregamento da bateria.
- Inversor. Aparelho necessário para converter a corrente. As baterias fornecem corrente de baixa tensão, e o inversor a converte em corrente de alta tensão necessária para o funcionamento – 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 individual do sistema pode gerar corrente de 0,5-0,55 V. Um painel solar pode gerar corrente de 18-21 V, o que é suficiente para carregar uma bateria de 12 volts.
Se o inversor, as baterias e o controlador de carga forem melhores adquiridos prontos, os painéis solares podem ser feitos por você mesmo.

Fabricação de um painel solar
Para fabricar a bateria, é necessário adquirir células fotovoltaicas solares de mono ou policristais. Deve-se considerar que a vida útil dos policristais é significativamente menor que a dos monocristais.
Além disso, a eficiência dos policristais não ultrapassa 12%, enquanto a dos monocristais atinge 25%. Para fazer um painel solar, é necessário comprar pelo menos 36 desses elementos.

Passo #1 – montagem do invólucro do painel solar
O trabalho começa com a fabricação do invólucro, para o qual serão necessários os seguintes materiais:
- Blocos de madeira
- Compensado
- Acrílico
- Fibras de madeira (MDF)
Do compensado, é necessário recortar o fundo do invólucro e inseri-lo em uma moldura de blocos com espessura de 25 mm. O tamanho do fundo é determinado pela quantidade de células fotovoltaicas solares e pelo seu tamanho.
Em todo o perímetro da moldura, nos blocos, com espaçamento de 0,15-0,2 m, é necessário perfurar furos com diâmetro de 8-10 mm. Eles são necessários para evitar o superaquecimento dos elementos da bateria durante o funcionamento.

Passo #2 – conexão dos elementos do painel solar
De acordo com o tamanho do invólucro, é necessário, com o auxílio de um estilete, recortar um substrato de fibras de madeira (MDF) para os elementos solares. Ao montá-lo, também é preciso prever a existência de orifícios de ventilação, dispostos a cada 5 cm em um padrão quadriculado. O invólucro pronto deve ser pintado duas vezes e seco.
Os elementos solares devem ser colocados de cabeça para baixo sobre o substrato de fibras de madeira (MDF) e realizar a soldagem. Se os produtos acabados já não estiverem equipados com condutores soldados, o trabalho fica significativamente simplificado. No entanto, o processo de soldagem terá que ser realizado de qualquer forma.
É preciso lembrar que a conexão dos elementos deve ser em série. Inicialmente, os elementos devem ser conectados em fileiras, e só então as fileiras prontas devem ser combinadas em um complexo, conectando-as às barras condutoras de corrente.
Ao final, os elementos devem ser virados, colocados corretamente e fixados em seus lugares com silicone.

Em seguida, é necessário verificar o valor da tensão de saída. Aproximadamente, ela deve estar na faixa de 18-20 V. Agora, a bateria deve ser testada durante alguns dias, verificando a capacidade de carregar as baterias acumuladoras. Somente após a verificação do funcionamento é feita a vedação das juntas.
Passo #3 – montagem do sistema de alimentação elétrica
Após confirmar o funcionamento impecável, pode-se realizar a montagem do sistema de alimentação elétrica. Os fios de contato de entrada e saída devem ser levados para fora para a posterior conexão do dispositivo.
Do acrílico, deve-se recortar uma tampa e fixá-la com parafusos auto-roscantes nas bordas do invólucro através de furos previamente perfurados.
Em vez de células solares, pode-se usar uma cadeia de diodos com diodos D223B. Um painel de 36 diodos conectados em série pode fornecer 12 V.
Os diodos devem ser pré-embebidos em acetona para remover a tinta. Em um painel de plástico, faça furos, insira os diodos e solde-os. O painel finalizado deve ser colocado em um invólucro transparente e selado.

Regras básicas para instalação de um painel solar
A eficiência de todo o sistema depende muito da correta instalação da bateria solar.
Ao instalar, os seguintes parâmetros importantes devem ser considerados:
- Sombra. Se a bateria estiver na sombra de árvores ou estruturas mais altas, ela não apenas não funcionará corretamente, mas também poderá falhar.
- Orientação. Para máxima exposição dos raios solares nas fotocélulas, a bateria deve ser direcionada para o sol. Se você mora no hemisfério norte, o painel deve estar orientado para o sul; se no hemisfério sul, o contrário.
- Inclinação. Este parâmetro é determinado pela localização geográfica. Os especialistas recomendam instalar o painel em um ângulo igual à latitude.
- Acessibilidade. É necessário monitorar constantemente a limpeza da parte frontal e remover a camada de poeira e sujeira em tempo hábil. No inverno, o painel deve ser limpo periodicamente da neve acumulada.
É desejável que o ângulo de inclinação do painel solar não seja constante durante a operação. O dispositivo funcionará ao máximo apenas se os raios solares incidirem diretamente em sua superfície.
No verão, é melhor posicioná-lo com uma inclinação de 30º em relação ao horizonte. No inverno, recomenda-se elevá-lo e ajustá-lo a 70º.

Bombas de calor para aquecimento
As bombas de calor são uma das soluções tecnológicas mais progressivas para obter energia alternativa para sua casa. Elas não são apenas as mais convenientes, mas também ecologicamente seguras.
Sua operação permitirá reduzir significativamente os custos relacionados ao resfriamento e aquecimento do ambiente.
Classificação das bombas de calor
As bombas de calor são classificadas de acordo com o número de circuitos, a fonte de energia e a forma como é obtida.
Dependendo das necessidades finais, as bombas de calor podem ser:
- De um, dois ou três circuitos;
- De um ou dois condensadores;
- Com capacidade de aquecimento ou com capacidade de aquecimento e arrefecimento.
De acordo com o tipo de fonte de energia e a forma como é obtida, distinguem-se as seguintes bombas de calor:
- Solo – água. São utilizadas em zonas climáticas temperadas com aquecimento uniforme do solo, independentemente da época do ano. Para a instalação, utiliza-se um coletor ou uma sonda, dependendo do tipo de solo. Para perfurar poços rasos, não é necessária a obtenção de documentos de autorização.
- Ar – água. O calor é acumulado do ar e direcionado para aquecer a água. A instalação será adequada em zonas climáticas com temperatura de inverno não inferior a -15 graus.
- Água – água. A instalação depende da presença de corpos d'água (lagos, rios, águas subterrâneas, poços, tanques de decantação). A eficiência de tal bomba de calor é muito impressionante, devido à alta temperatura da fonte durante a estação fria.
- Água – ar. Nesta combinação, os mesmos corpos d'água atuam como fonte de calor, mas o calor é transferido por meio de um compressor diretamente para o ar usado para aquecer os ambientes. Neste caso, a água não atua como fluido de transferência de calor.
- Solo – ar. Neste sistema, o solo é o condutor de calor. O calor do solo é transferido para o ar através do compressor. Líquidos anticongelantes são usados como transportadores de energia. Este sistema é considerado o mais versátil.
- Ar – ar. O funcionamento deste sistema é semelhante ao de um condicionador de ar capaz de aquecer e arrefecer o ambiente. Este sistema é o mais barato, pois não requer trabalhos de terraplanagem nem instalação de tubulações.
Ao escolher o tipo de fonte de calor, é preciso considerar a geologia do terreno e a possibilidade de realizar trabalhos de terraplanagem sem obstáculos, bem como a disponibilidade de área livre.
Com a falta de espaço livre, será necessário renunciar a fontes de calor como o solo e a água e captar o calor do ar.

Princípio de funcionamento da bomba de calor
O princípio de funcionamento das bombas de calor baseia-se no uso do ciclo de Carnot, que, como resultado da compressão brusca do fluido refrigerante, garante o aumento da temperatura.
Pelo mesmo princípio, mas com efeito oposto, funciona a maioria dos dispositivos climáticos com unidades compressoras (geladeira, freezer, ar condicionado).
O ciclo de trabalho principal, que é realizado nas câmaras desses agregados, pressupõe o efeito inverso – como resultado da expansão brusca, ocorre a contração do refrigerante.
É por isso que um dos métodos mais acessíveis de fabricação de uma bomba de calor se baseia no uso de componentes funcionais individuais utilizados em equipamentos climáticos.
Assim, para a fabricação de uma bomba de calor, pode ser usado um refrigerador doméstico. Seu evaporador e condensador atuarão como trocadores de calor, extraindo energia térmica do ambiente e direcionando-a diretamente para aquecer o fluido refrigerante que circula no sistema de aquecimento.

Montagem de uma bomba de calor com materiais improvisados
Usando aparelhos domésticos antigos, ou mais precisamente, seus componentes individuais, é possível montar uma bomba de calor por conta própria. Como fazer isso, veremos a seguir.
Passo #1 – preparação do compressor e condensador
Os trabalhos começam com a preparação da parte do compressor da bomba, cujas funções serão atribuídas ao componente correspondente do ar condicionado ou refrigerador. Este componente deve ser fixado com uma suspensão macia em uma das paredes da sala de trabalho, onde for conveniente.
Depois disso, é necessário fabricar o condensador. Para isso, um tanque de aço inoxidável com volume de 100 l é ideal. Nele, é necessário instalar uma serpentina (pode-se pegar um tubo de cobre pronto de um ar condicionado ou refrigerador antigo).
O tanque preparado deve ser cortado longitudinalmente em duas partes iguais com uma esmerilhadeira – isso é necessário para instalar e fixar a serpentina no corpo do futuro condensador.
Após a montagem da serpentina em uma das metades, ambas as partes do recipiente devem ser unidas e soldadas entre si de modo a obter um tanque fechado.

Lembre-se de que, para soldagem, é necessário usar eletrodos especiais, e melhor ainda é usar soldagem a argônio, pois só ela pode garantir a máxima qualidade da costura.
Passo #2 – fabricação do evaporador
Para fabricar o evaporador, será necessário um tanque de plástico selado com volume de 75 a 80 litros, no qual deverá ser colocado um serpentino feito de tubo com diâmetro de ¾ de polegada.

Nas extremidades do tubo, é necessário rosquear para garantir a conexão com a tubulação. Após a conclusão da montagem e verificação da vedação, o evaporador deve ser fixado na parede da sala de trabalho com suportes de tamanho adequado.
É melhor confiar a conclusão da montagem a um especialista. Se parte da montagem pode ser feita por conta própria, a soldagem de tubos de cobre e a carga de refrigerante devem ser realizadas por um profissional. A montagem da parte principal da bomba termina com a conexão das baterias de aquecimento e do trocador de calor.
É importante notar que este sistema é de baixa potência. Portanto, será melhor que a bomba de calor se torne uma parte adicional do sistema de aquecimento existente.
Passo #3 – instalação e conexão do dispositivo externo
Como fonte de calor, o melhor é usar água de um poço ou furo. Ela nunca congela e, mesmo no inverno, sua temperatura raramente cai abaixo de +12 graus. Será necessário construir dois desses poços.
De um dos poços, a água será captada e depois fornecida ao evaporador.

Em seguida, a água usada será descarregada no segundo poço. Resta conectar tudo isso à entrada do evaporador, à saída e vedar.
Em princípio, o sistema está pronto para operação, mas para sua total autonomia será necessário um sistema de automação que controle a temperatura do fluido térmico em movimento nos circuitos de aquecimento e a pressão do freon.
No início, pode-se usar um simples interruptor de partida, mas é importante lembrar que o sistema só pode ser reiniciado após 8-10 minutos do desligamento do compressor – esse tempo é necessário para equalizar a pressão do freon no sistema.
Estrutura e uso de geradores eólicos
Nossos ancestrais já usavam a energia do vento. Desde aqueles tempos distantes, em princípio, nada mudou.
A diferença é apenas que as mós do moinho foram substituídas por um gerador e um acionamento, que convertem a energia mecânica das pás em energia elétrica.
A instalação de um gerador eólico é considerada economicamente viável se a velocidade média anual do vento exceder 6 m/s.
A montagem deve ser realizada preferencialmente em elevações e planícies; os locais ideais são considerados as margens de rios e grandes corpos d'água, distantes de várias infraestruturas de engenharia.

Classificação dos geradores eólicos
A classificação dos geradores eólicos depende dos seguintes parâmetros principais:
- Dependendo da disposição do eixo, podem ser cata-ventos verticais e horizontais. A construção horizontal prevê a possibilidade de auto-rotação da parte principal para encontrar o vento. O equipamento principal do gerador eólico vertical está localizado no solo, portanto é mais fácil de manter, embora a eficiência das pás dispostas verticalmente seja menor.
- Dependendo do número de pás, distinguem-se geradores eólicos de uma, duas, três e múltiplas pás. Geradores eólicos de múltiplas pás são usados em baixa velocidade do fluxo de ar, mas são raramente utilizados devido à necessidade de instalação de um redutor.
- Dependendo do material usado para fabricar as pás, as pás podem ser do tipo vela e rígidas. As pás do tipo vela são simples de fabricar e instalar, mas exigem substituição frequente, pois se desgastam rapidamente sob a ação de rajadas de vento.
- Dependendo do passo da hélice, distinguem-se passo variável e passo fixo. O uso de passo variável pode aumentar significativamente a faixa de velocidades de operação do aerogerador, mas isso levará inevitavelmente a uma maior complexidade da estrutura e aumento de seu peso.
A potência de todos os tipos de dispositivos que convertem energia eólica em elétrica depende da área das pás.

Estrutura do aerogerador
Em qualquer instalação eólica, estão presentes os seguintes elementos principais:
- Pás, que giram sob a ação do vento e garantem o movimento do rotor;
- Gerador, que produz corrente alternada;
- Controlador de gerenciamento das pás, responsável por converter corrente alternada em contínua, necessária para carregar as baterias;
- Baterias acumuladoras, necessárias para armazenar e regular a energia elétrica;
- Inversor, realiza a conversão inversa de corrente contínua em alternada, da qual todos os aparelhos domésticos funcionam;
- Mastro, necessário para elevar as pás acima da superfície do solo até atingir a altura de deslocamento das massas de ar.
Nesse caso, o gerador, as pás que garantem a rotação e o mastro são considerados as partes principais do aerogerador, e todo o resto são componentes adicionais que garantem o funcionamento confiável e autônomo do sistema como um todo.

Gerador eólico de baixa rotação feito com alternador automotivo
Acredita-se que esta estrutura seja a mais simples e acessível para fabricação própria. Ela pode se tornar tanto uma fonte independente de energia quanto assumir parte da potência do sistema de fornecimento elétrico existente.
Com a presença de um alternador de automóvel e uma bateria acumuladora, todas as outras peças podem ser fabricadas com materiais disponíveis.
Passo #1 – fabricação da roda eólica
As pás são consideradas uma das partes mais importantes do aerogerador, pois sua construção determina o funcionamento dos demais componentes. Para a fabricação das pás, podem ser utilizados diversos materiais – tecido, plástico, metal e até madeira.
Nós fabricaremos as pás a partir de um tubo plástico de esgoto. As principais vantagens deste material são o baixo custo, a alta resistência à umidade e a facilidade de processamento.
Os trabalhos são executados na seguinte ordem:
- É realizado o cálculo do comprimento da pá, sendo que o diâmetro do tubo plástico deve corresponder a 1/5 do metragem necessária;
- Com a ajuda de um serra tico-tico, o tubo deve ser cortado longitudinalmente em 4 partes;
- Uma das partes servirá de molde para a fabricação de todas as pás subsequentes;
- Após o corte do tubo, as rebarbas nas bordas devem ser lixadas com lixa;
- As pás cortadas devem ser fixadas em um disco de alumínio previamente preparado com a fixação prevista;
- Além disso, após a adaptação, é necessário parafusar o gerador a esse disco.
Lembre-se de que o tubo de PVC não possui resistência suficiente e não conseguirá suportar fortes rajadas de vento. Para a fabricação das pás, o ideal é usar um tubo de PVC com espessura de pelo menos 4 cm.
O tamanho da pá exerce um papel importante na magnitude da carga. Portanto, não será demais considerar a opção de reduzir o tamanho das pás aumentando a sua quantidade.

Após a montagem, deve-se realizar o balanceamento da roda eólica. Para isso, é necessário fixá-la horizontalmente em um tripé em um ambiente fechado. O resultado de uma montagem correta será a imobilidade da roda.
Se ocorrer rotação das pás, é necessário realizar o desbaste com abrasivo para equilibrar a estrutura.
Passo #2 – fabricação do mastro do aerogerador
Para a fabricação do mastro, pode-se usar um tubo de aço com diâmetro de 150-200 mm. O comprimento mínimo do mastro deve ser de 7 m. Se no local houver obstáculos para o deslocamento das massas de ar, a roda do aerogerador deve ser elevada a uma altura que exceda o obstáculo em pelo menos 1 m.
Os pinos para fixação das estais e o próprio mastro devem ser concretados. Como estais, pode-se usar cabo de aço ou galvanizado com espessura de 6-8 mm.

Passo #3 – conversão do gerador automotivo
A adaptação consiste apenas em rebobinar o fio do estator e fabricar o rotor com ímãs de neodímio. Para começar, é necessário fazer furos para fixar os ímãs nos polos do rotor.
A instalação dos ímãs é feita alternando os polos. Após a conclusão, os vazios entre os ímãs devem ser preenchidos com resina epóxi e o rotor envolto em papel.
Ao rebobinar a bobina, é necessário considerar que a eficiência do gerador dependerá do número de voltas. A bobina deve ser enrolada em um esquema trifásico na mesma direção.
O gerador pronto deve ser testado; o resultado de um trabalho bem feito será uma leitura de 30 V a 300 rotações do gerador.

Passo #4 - conclusão da montagem do gerador eólico de baixa rotação
O eixo giratório do gerador é feito de um tubo com dois rolamentos montados, e a cauda é cortada de chapa de aço galvanizado com espessura de 1,2 mm.
Antes de fixar o gerador ao mastro, é necessário fabricar uma estrutura. O melhor material é um tubo perfilado. Ao fixar, deve-se considerar que a distância mínima do mastro até a pá deve ser maior que 0,25 m.

Para o funcionamento do sistema após o gerador eólico, é necessário instalar um controlador de carga, baterias e um inversor.
A capacidade da bateria é determinada pela potência do gerador eólico. Esse 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 estrutura de plástico, lista de materiais e procedimento de trabalho
Princípio de funcionamento e visão geral das bombas geotérmicas
Reequipamento de um alternador automotivo e fabricação de um gerador eólico de baixa rotação com as próprias mãos
Uma característica distintiva das fontes alternativas de energia é sua pureza ecológica e segurança.
A potência bastante baixa das instalações e a dependência de condições específicas do local permitem operar eficientemente apenas sistemas combinados de fontes tradicionais e alternativas.
A sua casa utiliza energia alternativa como fonte de calor e eletricidade? Você montou um gerador eólico ou fabricou painéis solares por conta própria? Compartilhe sua experiência nos comentários do nosso artigo, por favor.

Não é tão simples como descrito, e na verdade está descrito de forma complicada. A ideia de usar uma roda d'água definitivamente não me atrai. Para usar a energia da água é necessário morar bem perto de um rio barulhento. A roda giratória vai chiar constantemente perto da casa, e a água fará barulho, o que com o tempo será irritante. Inclino-me apenas para os aerogeradores, eles não incomodam muito com ruídos e não fazem sombra no terreno. Eu os instalaria por todo o terreno perto da casa. Ou usaria painéis solares, que são os mais simples e não exigem muita manutenção. Porque neles se pode investir uma vez e pronto.
Estou muito interessado na instalação de geradores eólicos. Vale a pena instalá-los na região de Moscou e arredores? Ou, devido a muitas construções, será economicamente inviável (a energia gerada deve ser suficiente para uma pequena casa de campo)? Você poderia recomendar os principais fabricantes de aerogeradores e também descrever no que prestar atenção ao escolher um aerogerador.
Olá. Também fiquei interessado nessa questão e, com base em cálculos, concluí que, como fonte adicional de energia, sem abrir mão da principal, essa opção é totalmente digna de consideração em qualquer localidade. Mas novamente, é necessário fazer cálculos de quão viável é para uma família específica, calcular o retorno, a potência desejada e assim por diante.
Aqui é necessário um artigo inteiro separado com cálculos aproximados. Pelos meus cálculos pessoais, considerando projetos caseiros e outros, resultou cerca de 2.000 € para a instalação “chave na mão” do equipamento necessário. O que, com base nas nossas tarifas e considerando meu benefício, não é financeiramente viável no curto prazo. Pelos comentários, recomendam Exmork, Aerogreen.