Programmes d'énergie alternative. Sources d'énergie alternatives : aperçu de la technologie

Eco Homestead : Toutes les habitations situées dans une zone suburbaine ou dans une zone rurale ne peuvent pas être raccordées à un système d'alimentation en gaz ou pour établir le chauffage à l'aide d'une alimentation électrique.

Toutes les habitations situées en banlieue ou en zone rurale ne peuvent pas être raccordées à un système d'approvisionnement en gaz ou en chauffage à partir d'une source d'énergie. Il peut y avoir de nombreuses raisons à cela, parmi lesquelles l'une des principales est l'augmentation constante des coûts de connexion, d'aménagement et de maintenance. système de chauffage utilisant le gaz naturel. Dans de telles situations, la solution la plus rationnelle consiste à utiliser des sources de chaleur alternatives pour la maison, qui peuvent être sélectionnées en fonction des conditions spécifiques et de l'emplacement de l'objet.

De nombreuses technologies de chauffage utilisant divers types d'énergie sont proposées comme sources de chaleur alternatives, y compris celles que la nature elle-même donne aux gens - énergie, vent, terre, électricité solaire, espèces combustible, ainsi que l'énergie habituelle de combustion des combustibles solides et liquides.

Lors du choix de systèmes de chauffage alternatifs pour une maison privée, il convient de prendre en compte les spécificités des conditions locales, à partir des critères de calcul:

Envisagez des méthodes alternatives de chauffage des locaux et des systèmes de chauffage pour les maisons privées, utilisées comme alternative au gaz.

CHAUDIÈRES À BIOCARBURANT - UNE SOURCE DE CHAUFFAGE ALTERNATIVE POUR UNE MAISON ET UN APPARTEMENT PRIVÉS

Les chaudières à biocarburant sont des sources d'énergie alternatives courantes pour une maison privée, qui se distinguent par haute qualité exécution. Le biocarburant sous forme de briquettes et de granulés de matières premières d'origine végétale (sciure, copeaux, déchets de bois, coques de tournesol) est un chauffage alternatif qui peut remplacer idéalement les chauffage au gaz dans une maison privée en raison d'un transfert de chaleur élevé, pouvant atteindre 6 à 8 000 kcal / kg. Chaudière biocarburant - universelle appareil de chauffageà haut rendement, équipé système automatique contrôle, et peut être utilisé avec succès pour le chauffage par d'autres types combustible solide, y compris le charbon, le bois de chauffage, les briquettes de charbon.

Les chaudières à biocarburant, en tant que sources de chauffage alternatives pour une maison privée, peuvent être utilisées non seulement pour le chauffage (chaudières à circuit unique), mais également pour fournir de l'eau chaude aux locaux - pour cela, vous pouvez acheter une chaudière à double circuit ou ajouter un deuxième circuit avec une chaudière de type approprié (à circulation ou à accumulation) à un appareil existant ). Un dispositif simple pour les chaudières à biocarburant permet d'équiper soi-même un chauffage alternatif à la maison, économisant ainsi une partie du budget familial.

SYSTÈME DE POMPE À CHALEUR - UNE BONNE OPTION

Considérant les autres types de chauffage d'une maison privée, vous devez absolument vous arrêter aux pompes à chaleur qui utilisent de l'énergie sources naturelles chaleur, y compris les eaux souterraines et de surface, le sol, l'air. Selon les sources de chaleur alternatives utilisées, les pompes à chaleur diffèrent :

Structurellement, la pompe à chaleur se compose des composants suivants :

Le fréon, pénétrant dans l'évaporateur par le trou capillaire, s'évapore à la suite d'une forte chute de pression. Les parois de l'évaporateur, chauffées par de l'eau géothermique, cèdent de la chaleur au fluide frigorigène. Le compresseur, aspirant et comprimant le réfrigérant, contribue à son chauffage jusqu'à une température allant jusqu'à 85-125 ° C, après quoi il le pousse dans le condenseur, dégageant de la chaleur à travers le condenseur vers le circuit de chauffage. Le réfrigérant refroidi redevient liquide. Le processus est répété jusqu'à ce que la pièce se réchauffe à la température réglée. Après avoir reçu un signal, le thermostat arrête le fonctionnement de la pompe à chaleur et la rallume lorsque la température dans la maison descend à la marque appropriée.

Si vous avez réussi à fournir de l'électricité dans une maison privée de vos propres mains (ou avec la participation d'un maître) - installation pompe à chaleur contribuera à réduire le coût de l'approvisionnement en chaleur par rapport au chauffage au gaz.

Les avantages des pompes à chaleur incluent :

Schéma de chauffage de l'eau à l'aide d'une pompe à chaleur

LES CAPTEURS SOLAIRES SONT UNE EXCELLENTE VUE D'UNE ALTERNATIVE

Le chauffage moderne d'une maison privée peut être assuré par de nombreuses méthodes de chauffage alternatives, parmi lesquelles le capteur solaire est l'un des plus efficaces. Contrairement aux panneaux solaires, où l'électricité solaire est générée, les capteurs solaires permettent de concentrer l'énergie thermique du soleil et de la diriger pour chauffer le liquide de refroidissement (eau, huile, air, antigel, etc.). Le liquide de refroidissement circulant dans le collecteur est chauffé, après quoi la chaleur accumulée est transférée au réservoir de stockage pour une consommation ultérieure dans le système de chauffage et d'alimentation en eau chaude.

ÉMETTEURS INFRAROUGES PROPRES MAINS

Sources de chaleur - les émetteurs infrarouges, appelés radiateurs écologiques, sont une autre option pour chauffer les pièces d'une maison privée, d'un bureau ou d'un lieu de travail. Principe de fonctionnement émetteur infrarouge est basé sur le transfert d'énergie thermique sous forme de rayonnement infrarouge à des objets qui, lorsqu'ils sont chauffés, dégagent une chaleur dirigée vers l'air de la pièce, vers l'espace environnant dans les zones ouvertes, etc.

Les émetteurs IR les plus efficaces, en tant que systèmes de chauffage alternatifs, sont capables de chauffer des objets ou des parties spécifiques des locaux. Ainsi, avec un émetteur IR, il est possible de chauffer les personnes travaillant sur en plein air ou dans une partie spécifique de la pièce. L'utilisation de radiateurs infrarouges crée des économies sur le chauffage, vous permettant de chauffer uniquement la partie utile de l'espace. Selon la méthode d'installation et de fixation, les radiateurs sont muraux, au plafond, au sol, avec un effet directionnel du rayonnement infrarouge.

CHAUDIÈRES À HYDROGÈNE - NANOMETHOD

Chaudières à hydrogène des systèmes efficaces le chauffage alternatif est apparu relativement récemment. La chaudière à hydrogène, en tant que source de chaleur, utilise l'énergie thermique générée lors de la réaction entre l'hydrogène et l'oxygène, à la suite de laquelle des molécules de H2O se forment avec le dégagement simultané d'une quantité importante de chaleur (jusqu'à 40 ° C). La chaleur qui en résulte est transférée au chauffage des locaux.

LES APPAREILS ÉLECTRIQUES SONT MIEUX QUE LE GAZ

Les chaudières électriques comme chauffage alternatif pour une maison privée sont le moyen le plus simple de trouver des moyens peu coûteux de chauffer les pièces. Il n'est pas difficile de choisir une chaudière électrique, il suffit de consulter les catalogues pertinents, avec l'aide de spécialistes, d'effectuer des calculs puissance requiseéquipements correspondant au volume des locaux.

Important : avant d'installer une chaudière électrique, vérifiez la résistance d'isolement du câblage électrique et sa conformité à la puissance du nouvel équipement. Pour éviter les surtensions, vous avez besoin d'un stabilisateur de tension.

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Pour installer des chaudières électriques, une pièce séparée n'est pas nécessaire - même les plus puissantes d'entre elles sont de petite taille. Il n'y a pas besoin de hottes et de cheminées puissantes - ce chauffage domestique alternatif est entièrement conforme aux exigences environnementales. Le chauffage alternatif est une approche moderne de l'énergie. publié

Pour résoudre le problème des combustibles fossiles limités, des chercheurs du monde entier travaillent à créer et à mettre en service des sources d'énergie alternatives. Et nous ne parlons pas seulement des moulins à vent et des panneaux solaires bien connus. Le gaz et le pétrole peuvent être remplacés par l'énergie des algues, des volcans et des pas humains. Recycle a sélectionné dix des sources d'énergie les plus intéressantes et les plus propres du futur.

Joules des tourniquets

Des milliers de personnes franchissent chaque jour les tourniquets à l'entrée des gares. Aussitôt dans plusieurs centres de recherche du monde, l'idée est apparue d'utiliser le flux de personnes comme générateur d'énergie innovant. La société japonaise East Japan Railway Company a décidé d'équiper chaque tourniquet des gares de générateurs. L'installation fonctionne dans une gare du quartier de Shibuya à Tokyo : des éléments piézoélectriques sont intégrés dans le sol sous les tourniquets, qui génèrent de l'électricité à partir de la pression et des vibrations qu'ils reçoivent lorsque les gens marchent dessus.

Une autre technologie de "tourniquet énergétique" est déjà utilisée en Chine et aux Pays-Bas. Dans ces pays, les ingénieurs ont décidé d'utiliser non pas l'effet de pression des éléments piézoélectriques, mais l'effet de poussée des poignées de tourniquet ou des portes de tourniquet. Le concept de l'entreprise néerlandaise Boon Edam consiste à remplacer les portes standard à l'entrée des centres commerciaux (qui fonctionnent généralement sur un système de photocellules et se mettent à tourner d'elles-mêmes) par des portes que le visiteur doit pousser et ainsi produire de l'électricité.

Dans le centre néerlandais Natuurcafe La Port, de tels générateurs de portes sont déjà apparus. Chacun d'eux produit environ 4 600 kilowattheures d'énergie par an, ce qui à première vue peut sembler insignifiant, mais c'est un bon exemple de technologie alternative pour produire de l'électricité.

Même les écoliers savent que les réserves de pétrole, de gaz et de charbon ne sont pas infinies. Les prix de l'énergie augmentent constamment, obligeant les payeurs à soupirer lourdement et à penser à augmenter leurs propres revenus. Malgré les réalisations de la civilisation, en dehors des villes, il existe de nombreux endroits où le gaz n'est pas fourni et, à certains endroits, il n'y a même pas d'électricité. Là où il y a une telle opportunité, le coût d'installation du système ne correspond parfois absolument pas au niveau de revenu de la population. Il n'est pas surprenant que les énergies alternatives à faire soi-même intéressent aujourd'hui à la fois les propriétaires de grandes et de petites maisons de campagne ainsi que les citadins.

Le monde entier qui nous entoure est plein d'énergie, qui n'est pas seulement contenue dans les entrailles de la terre. Même à l'école, dans les cours de géographie, on a appris que c'est possible avec haute efficacité utiliser l'énergie du vent, du soleil, des marées, des chutes d'eau, du noyau terrestre et d'autres vecteurs énergétiques similaires à l'échelle de pays et de continents entiers. Cependant, il peut également être utilisé pour chauffer une maison séparée.

Types de sources d'énergie alternatives

Parmi les options pour les sources naturelles d'approvisionnement privé en énergie, il convient de noter:

• panneaux solaires;
• capteurs solaires;
• pompes à chaleur;
• éoliennes;
• installations pour absorber l'énergie de l'eau;
• usines de biogaz.

Avec suffisamment de fonds, vous pouvez acheter un modèle fini de l'un de ces appareils et commander son installation. Répondant aux souhaits des consommateurs, les industriels maîtrisent depuis longtemps la fabrication des panneaux solaires, des pompes à chaleur, etc. Cependant, leur coût reste stablement élevé. De tels appareils peuvent être fabriqués indépendamment, ce qui permet d'économiser une certaine somme d'argent, mais de dépenser plus de temps et d'efforts.

Vidéo: quelle énergie naturelle peut être utilisée

Le principe de fonctionnement et l'utilisation de panneaux solaires dans une maison privée

Le phénomène physique sur lequel repose le principe de fonctionnement de cette source d'énergie est l'effet photoélectrique. La lumière du soleil tombant sur sa surface libère des électrons, ce qui crée une charge excessive à l'intérieur du panneau. Si vous y connectez une batterie, alors en raison de la foudre, un courant apparaîtra dans le nombre de charges dans le circuit.

Le principe de fonctionnement de la batterie solaire est l'effet photoélectrique.

Les conceptions capables de capter et de convertir l'énergie du soleil sont nombreuses, variées et en constante amélioration. Pour de nombreux artisans, l'amélioration de ces structures utiles transformé en un grand passe-temps. Lors d'expositions thématiques, ces passionnés démontrent volontiers de nombreuses idées utiles.

Pour fabriquer des panneaux solaires, vous devez acheter des cellules solaires monocristallines ou polycristallines, les placer dans un cadre transparent, qui est fixé avec un boîtier solide

Vidéo: fabriquer une batterie solaire de vos propres mains

Les batteries prêtes à l'emploi sont placées, bien sûr, du côté le plus ensoleillé du toit. Dans ce cas, il faut prévoir la possibilité de régler l'inclinaison du panneau. Par exemple, lors de chutes de neige, les panneaux doivent être placés presque à la verticale, sinon la couche de neige peut gêner le fonctionnement des batteries voire les endommager.

L'appareil et l'utilisation des capteurs solaires

Un capteur solaire primitif est une plaque de métal noir placée sous une fine couche d'un liquide transparent. Comme vous l'avez appris lors d'un cours de physique à l'école, les objets sombres chauffent plus que les objets clairs. Ce fluide se déplace à l'aide d'une pompe, refroidit la plaque et s'échauffe en même temps. Le circuit avec liquide réchauffé peut être placé dans un réservoir relié à la source eau froide. En chauffant l'eau dans le réservoir, le liquide du collecteur est refroidi. Et puis ça revient. Ainsi, ce système d'alimentation vous permet d'obtenir une source constante eau chaude, et en hiver aussi des radiateurs chauds.

Il existe trois types de collecteurs qui diffèrent par l'appareil

À ce jour, il existe 3 types de tels dispositifs :

• air;
• tubulaire;
• appartement.

Air

Les collecteurs d'air sont constitués de plaques de couleur foncée.

Les collecteurs d'air sont des plaques noires recouvertes de verre ou de plastique transparent. L'air circule naturellement ou de force autour de ces plaques. L'air chaud est utilisé pour chauffer les pièces de la maison ou pour sécher les vêtements.

L'avantage est l'extrême simplicité de conception et faible coût. Le seul inconvénient est l'utilisation de la circulation d'air forcée. Mais vous pouvez vous en passer.

Tubulaire

L'avantage d'un tel collecteur est la simplicité et la fiabilité.

Les collecteurs tubulaires ont l'apparence de plusieurs alignés tubes en verre recouvert à l'intérieur d'un matériau absorbant la lumière. Ils sont reliés à un collecteur commun et le fluide circule à travers eux. De tels collecteurs ont 2 voies de transfert de l'énergie reçue : directe et indirecte. La première méthode est utilisée en hiver. Le second est utilisé toute l'année. Il existe une variante utilisant des tubes à vide : l'un est inséré dans l'autre et un vide est créé entre eux.

Cela les isole de environnement et retient mieux la chaleur. Les avantages sont la simplicité et la fiabilité. Les inconvénients comprennent le coût élevé de l'installation.

appartement

Pour faire fonctionner les collecteurs plus efficacement, les ingénieurs ont proposé l'utilisation de concentrateurs.

Le collecteur plan est le type le plus courant. C'est lui qui a servi d'exemple pour expliquer le principe de fonctionnement de ces appareils. L'avantage de cette variété est la simplicité et le bon marché par rapport aux autres. L'inconvénient est une importante perte de chaleur que les autres sous-types ne subissent pas.

Pour améliorer les systèmes solaires déjà existants, les ingénieurs ont proposé d'utiliser une sorte de miroirs appelés concentrateurs. Ils permettent de faire passer la température de l'eau de la norme 120 à 200 C°. Cette sous-espèce de collectionneurs est appelée concentration. C'est l'une des options d'exécution les plus coûteuses, ce qui est sans aucun doute un inconvénient.

Instructions complètes pour la fabrication de l'installation d'un capteur solaire dans notre prochain article :

Utilisation de l'énergie éolienne

Si le vent est capable d'entraîner des nuées de nuages, pourquoi ne pas utiliser son énergie pour d'autres choses utiles ? La recherche d'une réponse à cette question a conduit les ingénieurs à créer une éolienne. Cet appareil se compose généralement de :

• Générateur;
• haute tour;
• des pales qui tournent pour capter le vent ;
• piles;
• systèmes de contrôle électronique.

Le principe de fonctionnement d'une éolienne est assez simple. Lames tournant de vent fort, faites tourner les arbres de transmission (chez les gens ordinaires - la boîte de vitesses). Ils sont reliés à un alternateur. La transmission et le générateur sont situés dans le berceau ou, en d'autres termes, la nacelle. Il peut avoir un mécanisme pivotant. Le générateur est connecté à l'automatisation de contrôle et à un transformateur élévateur. Après le transformateur, la tension, dont la valeur a augmenté, est transmise au système d'alimentation général.

Les éoliennes conviennent aux zones où le vent souffle constamment.

Les problématiques de création d'éoliennes étant étudiées depuis longtemps, il existe des projets de conceptions très variées pour ces dispositifs. Les modèles avec un axe de rotation horizontal prennent assez grand espace, mais les éoliennes à axe de rotation vertical sont beaucoup plus compactes. Bien sûr, pour travail efficace L'appareil nécessite un vent suffisamment fort.

Avantages :

• aucune émission ;
• autonomie;
• utiliser l'une des ressources renouvelables;

Défauts:

• le besoin de vent constant;
• prix initial élevé ;
• bruit de rotation et rayonnement électromagnétique ;
• occupent de grands espaces.

L'éolienne doit être placée le plus haut possible pour que son fonctionnement soit efficace. Les modèles à axe de rotation vertical sont plus compacts que ceux à rotation horizontale

Un guide étape par étape pour fabriquer une éolienne de vos propres mains sur notre site Web :

L'eau comme source d'énergie

La façon la plus connue d'utiliser l'eau pour produire de l'électricité est, bien sûr, l'énergie hydroélectrique. Mais il n'est pas le seul. Il y a aussi l'énergie des marées et l'énergie des courants. Et maintenant dans l'ordre.

Une centrale hydroélectrique est un barrage dans lequel se trouvent plusieurs écluses pour la libération contrôlée de l'eau. Ces verrous sont reliés aux aubes du turbogénérateur. Coulant sous pression, l'eau la fait tourner, générant ainsi de l'électricité.

Défauts:

• Inondations côtières;
• diminution du nombre d'habitants des rivières;

Pour utiliser l'énergie de l'eau, des stations spéciales sont en cours de construction.

La force des courants

Cette méthode de production d'énergie est similaire aux éoliennes, à la seule différence que le générateur avec d'énormes pales est placé à travers un grand courant marin. Comme le Gulf Stream, par exemple. Mais c'est très cher et techniquement difficile. C'est pourquoi tout projets majeurs reste sur papier. Cependant, il existe de petits projets en cours qui démontrent les possibilités de ce type d'énergie.

L'énergie marémotrice

La conception de la centrale électrique, qui convertit ce type d'énergie en électricité, est un immense barrage situé dans la baie maritime. Il a des trous à travers lesquels l'eau pénètre à l'arrière. Ils sont reliés par un pipeline à des groupes électrogènes.

Une centrale marémotrice est en fonctionnement de la manière suivante: à marée haute, le niveau d'eau monte et une pression se crée qui peut faire tourner l'arbre du générateur. À la fin de la marée, les entrées sont fermées et pendant la marée basse, qui survient après 6 heures, les exutoires sont ouverts et le processus se répète dans le sens opposé.

Les avantages de cette méthode :

• service bon marché;
• attrait pour les touristes.

Défauts:

• des coûts de construction importants ;
• dommages à la vie marine;
• des erreurs de conception peuvent provoquer des inondations dans les villes voisines.

Demande de biogaz

Lors du traitement anaérobie des déchets organiques, ce que l'on appelle du biogaz est libéré. Le résultat est un mélange de gaz composé de méthane, de dioxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène. Le générateur de biogaz se compose de :

• réservoir scellé;
• tarière pour mélanger les déchets organiques;
• tuyau de dérivation pour décharger la masse usée de déchets;
• goulots pour le remplissage des déchets et de l'eau ;
• tuyau par lequel s'écoule le gaz résultant.

Souvent, une cuve de traitement des déchets est disposée non pas en surface, mais dans l'épaisseur du sol. Pour éviter les fuites du gaz résultant, il est rendu complètement étanche. Dans le même temps, il convient de rappeler que lors du processus de libération du biogaz, la pression dans le réservoir augmente constamment, de sorte que le gaz doit être prélevé régulièrement du réservoir. En plus du biogaz, le traitement donne d'excellents fertilisant organique utile pour faire pousser des plantes.

Des exigences de sécurité accrues sont imposées à l'appareil et aux règles de fonctionnement d'un tel appareil, car il est dangereux d'inhaler du biogaz et il peut exploser. Cependant, dans un certain nombre de pays du monde, par exemple en Chine, cette méthode d'obtention d'énergie est assez répandue.

Une telle usine de biogaz peut être coûteuse

Ce produit de recyclage des déchets peut être utilisé comme :

• matières premières pour centrales thermiques et centrales de cogénération;
• remplacement gaz naturel dans les poêles, brûleurs et chaudières.

La force de ce type de combustible est la renouvelabilité et la disponibilité, notamment dans les villages, des matières premières à transformer. Ce type de carburant présente également un certain nombre d'inconvénients, tels que:

• émissions provenant de l'incinération;
• technologie de production imparfaite;
• le prix de l'appareil de création de biogaz.

La conception du générateur de biogaz est très simple, mais certaines précautions doivent être prises lors de son fonctionnement, car le biogaz est une substance combustible dangereuse pour la santé.

La composition et la quantité de biogaz obtenu à partir des déchets dépendent du substrat. La plupart des gaz sont obtenus lors de l'utilisation de graisse, de céréales, de glycérine technique, d'herbe fraîche, d'ensilage, etc. Habituellement, un mélange de déchets animaux et végétaux est chargé dans le réservoir, auquel de l'eau est ajoutée. À heure d'été il est recommandé d'augmenter la teneur en humidité de la masse à 94-96%, et en hiver, 88-90% d'humidité est suffisante. L'eau fournie au réservoir de déchets doit être chauffée à 35-40 degrés, sinon les processus de décomposition seront ralentis. Pour garder au chaud, une couche de matériau calorifuge est montée à l'extérieur du réservoir.

Application de biocarburant (biogaz)

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est basé sur le principe de Carnot inverse. Il s'agit d'un appareil assez grand et plutôt complexe qui collecte l'énergie thermique de faible qualité de l'environnement et la convertit en énergie à haut potentiel. Le plus souvent, les pompes à chaleur sont utilisées pour le chauffage des locaux. L'appareil se compose de :

• circuit externe avec liquide de refroidissement ;
• circuit interne avec liquide de refroidissement ;
• évaporateur;
• compresseur;
• condensateur.

Le fréon est également utilisé dans le système. Le circuit externe de la pompe à chaleur peut absorber l'énergie de différents milieux : terre, eau, air. Les coûts de main-d'œuvre pour sa création dépendent du type de pompe et de sa configuration. La chose la plus difficile à organiser est une pompe sol-eau, dans laquelle le circuit extérieur est situé horizontalement dans le sol, car cela nécessite une grande échelle terrassements. S'il y a un réservoir près de la maison, il est logique de faire une pompe à chaleur eau-eau. Dans ce cas, le circuit extérieur est simplement descendu dans le réservoir.

La pompe à chaleur convertit l'énergie de faible qualité de la terre, de l'eau ou de l'air en énergie thermique de haute qualité, ce qui vous permet de chauffer le bâtiment assez efficacement

L'efficacité d'une pompe à chaleur ne dépend pas tant de la hauteur de la température ambiante que de sa constance. Une pompe à chaleur correctement conçue et installée peut fournir à une maison suffisamment de chaleur pendant l'hiver, même à des températures très basses de l'eau, du sol ou de l'air. En été, les pompes à chaleur peuvent agir comme un climatiseur, refroidissant la maison.

Pour utiliser de telles pompes, vous devez d'abord effectuer des travaux de forage

Les avantages de ces installations incluent :

• efficacité énergétique;
• la sécurité incendie;
• multifonctionnalité;
• fonctionnement à long terme jusqu'à la première révision.

Les faiblesses d'un tel système sont :

• prix initial élevé par rapport aux autres méthodes de chauffage d'un bâtiment ;
• exigence de l'état du réseau d'alimentation électrique ;
• plus bruyant qu'une chaudière à gaz classique ;
• le besoin de forage.

Vidéo : comment fonctionnent les pompes à chaleur

Comme vous pouvez le voir, pour fournir de la chaleur et de l'électricité à votre maison, vous pouvez utiliser l'énergie solaire, la puissance du vent et de l'eau. Chaque méthode a ses propres avantages et inconvénients. Cependant, parmi tous options existantes vous pouvez utiliser une méthode à la fois peu coûteuse et efficace.

Aujourd'hui, les problèmes de conservation de l'énergie sont très difficiles, en particulier dans certains États indépendants du nombre anciennes républiques Union soviétique. L'un des sujets les plus discutés dans de nombreux forums concerne la faisabilité financière de l'installation de sources qui réduisent la consommation d'énergie. Énergie alternative à faire soi-même - existe-t-il une solution efficace? Essayons de comprendre ce problème.

Il convient de préciser immédiatement qu'il est peu probable qu'il soit possible de créer des sources d'énergie alternatives de vos propres mains. Mais il y a la possibilité d'utiliser des équipements produits à l'échelle industrielle. C'est l'installation de tels appareils qui peut non seulement réduire le coût de l'électricité et de la chaleur, mais également éliminer complètement la dépendance aux réseaux énergétiques centraux.

Technologiquement, toutes les installations d'énergie alternative peuvent être divisées en deux types principaux :

• Appareils pour générer de l'énergie électrique.
• Unités utilisées pour obtenir de l'énergie thermique sous sa forme pure ou pour générer du combustible gazeux pour les équipements de chaudière.

Installations d'alimentation autonome

Parmi les dispositifs existants pour obtenir de l'électricité gratuite, les types d'équipements suivants ont trouvé une large utilisation :

• Des panneaux solaires qui convertissent l'énergie de notre source de lumière naturelle directement en électricité. Les panneaux de ce type sont constitués d'une pluralité d'éléments semi-conducteurs photorécepteurs. Ces unités sont recommandées pour une utilisation dans les régions avec un grand nombre de jours ensoleillés. Il est conseillé d'installer de tels panneaux à l'aide de mécanismes permettant de modifier l'angle d'inclinaison de la structure. Cela aidera à éviter impact négatif précipitations atmosphériques et assurer la réception du maximum de rayonnement solaire possible.
• Un autre générateur d'énergie alternative à faire soi-même peut être installé dans les régions où la charge de vent est importante. À première vue, une éolienne ordinaire est capable de fournir de l'électricité à plusieurs consommateurs en même temps. Les performances de l'unité dépendent du type de générateur utilisé, de l'envergure de l'unité d'entraînement, de la capacité à faire tourner l'appareil en fonction de la direction du vent dominant.

Installations d'alimentation en chaleur

• Pompes à chaleur fonctionnant sur le principe du transfert d'énergie thermique à partir d'un milieu à température plus élevée. En pratique, des échangeurs de chaleur fonctionnant à l'énergie de l'eau, de l'air et des installations géothermiques sont utilisés, capables de convertir la température de différentes couches de sol en énergie thermique.
• Des biogénérateurs qui vous permettent de collecter les rejets lors du processus de décomposition matière organique gaz. Cette conception peut fonctionner divers types carburant, les installations les plus efficaces et les plus sûres avec contrôle automatique.

Bien sûr, le coût des installations de cette classe est considérable, mais leur acquisition assurera l'indépendance de l'approvisionnement énergétique de votre propre maison.

Sélection appropriée et exploitation compétente des sources d'énergie alternatives dans conditions modernes permettra à 70-90% de refuser l'achat de gaz, d'énergie thermique et éventuellement d'électricité. Il existe de nombreuses options pour utiliser l'énergie de l'environnement, mais travailler avec n'est pas aussi facile qu'il y paraît à première vue. Il sera nécessaire d'effectuer le calcul le plus précis des paramètres d'approvisionnement en énergie alternative, de prendre en compte la zone climatique, l'emplacement de la maison, la densité de construction et, surtout, le montant des ressources financières qui pourraient être investies dans le projet.

Types d'énergie alternative

Une réservation doit être faite tout de suite: la possibilité de passer complètement à des sources d'énergie alternatives pour une maison privée est tout à fait réalisable, mais uniquement si l'approvisionnement énergétique d'un chalet ou d'un appartement repose sur deux ou trois différentes manières obtenir de la chaleur et de l'électricité "vertes".

Une exception peut être les ménages privés situés dans les régions du nord, où la saison chauffée dure au moins huit mois. Dans ce cas, les sources alternatives ne peuvent réduire la consommation d'énergie que de 40 à 50 %. Dans les régions du sud, même les appartements des immeubles de grande hauteur peuvent être convertis en sources alternatives d'électricité et de chaleur.

Énergie solaire et panneaux de silicium

La plupart des projets de développement de sources alternatives sont liés à l'énergie solaire. Les fabricants de batteries solaires annoncent activement les convertisseurs et les panneaux comme étant les plus rentables, les plus écologiques et les plus silencieux. Mais tout n'est pas si simple. Avant d'acheter et d'installer des panneaux solaires comme principale source de chaleur, il convient de rappeler certains des inconvénients de cette méthode d'obtention d'énergie alternative :

• Le coût élevé de l'électricité solaire, aujourd'hui la différence est de 2,5 fois par rapport au tarif des sociétés de réseaux électriques ;
• Petite source d'alimentation. D'un mètre carré les panneaux par une journée ensoleillée ne peuvent pas recevoir plus de 150 W d'électricité alternative, malgré le fait que le coût du panneau lui-même est d'environ une centaine de dollars;
• La difficulté de réparation et la durée de vie limitée des panneaux solaires au silicium.

Les inconvénients énumérés d'une source d'énergie solaire alternative, avec laquelle les responsables des entreprises de réseau électrique aiment effrayer, sont principalement associés au coût élevé d'une cellule solaire. Les experts estiment qu'une réduction de 60 % du prix de détail des batteries au silicium entraînera une explosion de la demande de sources alternatives d'électricité solaire.

Important! Pour installer une batterie solaire sur le toit d'une maison privée, aucune approbation ni autorisation des autorités locales n'est nécessaire si le système n'est pas connecté au circuit de câblage d'introduction de la société de réseau électrique.

Projet alternatif pour l'utilisation de l'énergie solaire

Usage énergie solaire ne se limite pas aux batteries au silicium. Il existe un autre schéma de source d'énergie alternative basé sur l'énergie solaire thermique. Contrairement aux panneaux à semi-conducteurs avec conversion directe de la lumière en électricité, le système alternatif est basé sur la chaleur générée dans plusieurs capteurs solaires thermiques.

L'eau ou l'éthylène glycol chauffé à 120 ° C entre dans la chaudière-échangeur de chaleur située au sous-sol de la maison. Une partie de la chaleur est transmise à un liquide à faible point d'ébullition - butane ou fréon, qui est envoyé à un petit générateur électrique avec une turbine à vortex, et une partie est accumulée dans un accumulateur de chaleur massif rempli de paraffine fondue.

Le coût d'une telle installation alternative est d'environ 60 à 70 % supérieur à celui d'un système avec des panneaux en silicium. Selon les fabricants, même à un prix plus élevé, la demande pour une source d'énergie alternative est bien plus élevée que pour les panneaux en silicium :

• La ressource de conception, soumise à un entretien annuel, a plus de 50 ans ;
• L'efficacité d'une installation solaire alternative est 2,5 fois supérieure à celle d'une batterie solaire domestique moderne.

Au lieu de coûteuses batteries lithium-ion, le système utilise un accumulateur de chaleur bon marché capable de stocker de l'énergie jusqu'à 150 kWh en équivalent électrique. Cela signifie que même en hiver, par mauvais temps et par ciel très nuageux, une source d'énergie alternative est capable de chauffer une pièce d'une superficie de 40 à 50 m 2 pendant 24 à 30 heures. source d'énergie thermomécanique est la nécessité de recourir aux services de spécialistes certifiés pour l'installation et l'entretien régulier du système.

L'énergie éolienne

L'utilisation des flux d'air comme charge de vent permet d'atteindre des puissances très élevées, allant de 1 à 15 kW par tour. système classique l'obtention d'une énergie alternative à l'aide du vent comporte trois volets :

• Mât en métal ou en béton avec plaque tournante ;
• Hélice reliée par une transmission mécanique à un générateur électrique;
• Batterie rechargeable avec système de conversion de courant.

Le coût de l'énergie éolienne dépend de la taille de la structure, plus la hauteur à laquelle la vis est élevée, plus l'efficacité de la source d'énergie alternative est élevée. Pour une installation alternative d'une capacité de 50 kW/h, élevée à un mât de 50 m, le prix de l'électricité "air" produite est comparable au tarif d'une centrale thermique.

Pour une maison individuelle, les possibilités d'utiliser le vent comme source alternative sont beaucoup plus modestes. Par exemple, l'éolienne la plus simple avec une hauteur de mât de 4,5 m et un diamètre d'hélice à quatre pales de 2 m, avec un vent de 12 m/s, produit au moins 800-900 W/h. Quatre éoliennes sont capables de remplacer une source d'énergie coûteuse à base de panneaux solaires au silicium d'une surface de 20 m 2 . Dans le même temps, le coût des énergies alternatives sera deux fois plus élevé que le tarif du réseau.

L'installation la plus simple pour obtenir de l'énergie alternative avec une hélice d'un diamètre de seulement 70 cm, installée sur le balcon du cinquième étage, permet d'obtenir 200 W/h même par vent léger. Il n'est pas difficile de créer de vos propres mains des sources d'énergie alternatives pour la maison, il vous suffit de concevoir une vis d'une configuration spéciale afin de minimiser le niveau de bruit.

En Chine, les unités de petite taille avec une vis de 50 cm sont largement utilisées comme source d'électricité alternative pour alimenter les lampadaires et les répéteurs. Internet sans fil, systèmes d'alarme et caméras de surveillance dans les stationnements et les autoroutes. Une telle «miette» coûte 10 fois moins cher qu'une prise en silicone de puissance similaire, et elle fonctionne par presque tous les temps, même sans piles.

Avec un choix réussi d'un emplacement pour placer un mât, un parc éolien en tant que source alternative d'électricité est rentable en 2-3 ans. La hauteur du mât doit être d'au moins 10-12 m et le diamètre des pales doit être de 2,5 à 3 m.Deux tours sont capables de produire jusqu'à 5 kW / h avec un vent moyen.

Les éoliennes fonctionnent parfaitement dans les steppes et les zones montagneuses, dans les zones urbaines et suburbaines denses, leur efficacité est réduite de 30 à 40%. Le seul inconvénient de l'éolienne est haut niveau caractère bruyant. Les systèmes d'une puissance d'environ 1 kW sont capables de générer un bruit comparable aux décibels d'une voiture diesel en marche.

le pouvoir de l'eau

Si un ruisseau ou une rivière coule près de la maison, le débit d'eau peut être utilisé avec succès comme source d'énergie. L'eau est beaucoup plus faible que le vent en termes de réserves d'énergie, par conséquent, afin d'obtenir une source alternative avec les 2-3 kW / h d'électricité souhaités, il est nécessaire de fournir caractéristiques suivantes mouvements de flux :

• Différence de hauteur ou pression - pas moins de 150 cm, vitesse d'écoulement pas moins de 70 cm / s;
• Consommation d'eau - pas moins de 1,5-2 m 3 / s;
• Diamètre de la roue pas moins de 60 cm.

En plus de fabriquer la conception d'une conduite d'eau alternative, il sera également nécessaire de construire un barrage et un canal pluvial de dérivation, ce qui nécessitera des coûts importants.

En tant que source d'énergie indépendante, les possibilités d'un ruisseau pour répondre aux besoins de la maison ne seront clairement pas suffisantes, et pour utiliser un lecteur pleine grandeur de cinq kilowatts, vous aurez besoin d'au moins un permis d'utilisation des ressources en eau.

La chaleur de la terre

Les pompes à chaleur peuvent être considérées comme l'un des systèmes les plus efficaces pour fournir une énergie thermique alternative. En théorie, une pompe à chaleur peut fournir 60 % de chaleur en plus qu'elle n'en consomme.

Pour obtenir de la chaleur avec une température de départ d'au moins 70 ° C, des tuyaux sont posés dans le sol, à une profondeur de 6 à 7 m sous le niveau de congélation, combinés en un seul circuit d'échangeur de chaleur. Avec l'aide du liquide de refroidissement pompé, la chaleur interne des couches de sol est prélevée et utilisée dans la pompe à chaleur pour un chauffage supplémentaire des locaux.

biocarburant

La plupart des sources d'énergie alternatives présentent le même inconvénient - il est presque impossible de stocker de la chaleur ou de l'électricité, à l'exception du très grand stockage thermique et des batteries au lithium de faible puissance pour les panneaux solaires.

La plupart des propriétaires de maisons privées préféreraient utiliser Option alternative biocarburant sûr et facile à utiliser qui pourrait être stocké pendant toute la saison de chauffage.

Deux types de carburants alternatifs sont actuellement utilisés :

• Biogaz obtenu directement sur le territoire du domaine ou du ménage ;
• Granulés, produits granulés de charbon, tourbe, bois, traitement des déchets de scierie.

La source de matières premières pour la production de granulés peut être n'importe quel déchet de bois. Une petite presse rotative, facile à installer chez soi, transforme un sac de copeaux broyés en plusieurs kilogrammes de granulés. En conséquence, le propriétaire reçoit une source de combustible alternatif peu coûteux qui peut être stocké et brûlé dans des chaudières spéciales avec alimentation automatique en granulés.

Le biogaz est un produit du traitement par certaines cultures de bactéries de déchets organiques mélangés à du fumier de vache et de porc. Les matières premières sont chargées dans un conteneur métallique avec un toit flottant et poudrées de bactéries.

Le deuxième ou le troisième jour, le biogaz commence à s'écouler du réservoir, qui peut être utilisé comme carburant gazeux alternatif au lieu du méthane. Il suffit juste d'ajuster le fonctionnement de l'automatisme au gaz à faible teneur en calories.

Une source d'énergie alternative pratique, mais pas la plus sûre, car le biogaz est inodore et peut facilement déclencher un incendie en cas de fuite.

Système d'alimentation solaire

Le principal élément de coût de l'alimentation alternative en énergie solaire comprend le prix des panneaux, qui est d'environ 160 roubles. pour 1 W soit 80-85 dollars le mètre carré de surface. Pour une alimentation alternative en énergie à domicile, au moins 25 m 2 de panneaux de silicium polycristallin seront nécessaires.

Vous pouvez économiser sur les piles. Au lieu du lithium coûteux, vous pouvez installer une pile alcaline qui durera 15 ans à soins minimaux derrière la source d'énergie. Un jeu de piles alcalines coûtera entre 200 et 300 dollars supplémentaires.

Vous pouvez acheter des panneaux prêts à l'emploi dans des boîtiers avec un support collé et un câblage soudé pour 500 à 700 $, ou vous pouvez acheter et coller des carreaux simples sur une base en textolite de vos propres mains. Au lieu d'une plaque monocristalline coûteuse, nous utilisons des nids d'abeilles polycristallins pour la moitié du prix. Certes, l'efficacité du polysilicium est inférieure de quelques pour cent, mais la perte peut être facilement compensée. zone supplémentaireéléments.

Dispositif de panneau solaire

Si vous envisagez une source d'énergie alternative à long terme, il est préférable d'abandonner l'utilisation de tout biocarburant et générateur d'eau. D'ici dix ans, les normes d'émission de CO seront étroitement contrôlées par l'État. Alors que pour l'installation d'une alimentation électrique alternative à partir de silicium polycristallin, il sera possible de recevoir des subventions, comme c'est le cas aujourd'hui en Europe et au Canada.

La batterie solaire est la couche la plus fine de silicium avec des électrodes de cuivre ou de nickel déposées aux extrémités du "sandwich". Le plan faisant face au soleil doit être protégé de la poussière et de l'humidité par un verre fin en quartz, en vitrocéramique ou en polycarbonate. Des "sandwichs" séparés sont soudés en rangées et en panneaux entiers capables de fournir une puissance électrique de 80 à 100 watts.

Les panneaux sont connectés en série et connectés à la batterie et au convertisseur. Ce dernier convertit le courant continu du panneau en 220 V alternatif, ce qui permet de connecter une alimentation classique à une source alternative. appareils ménagers, l'éclairage et les systèmes de survie.

En plus du panneau en silicium classique, des panneaux solaires dits en titane sont également utilisés pour l'alimentation électrique alternative. En fait, ce sont deux verres minces avec une fine couche d'oxyde de titane pulvérisée, presque invisible, entre laquelle se trouve une solution d'électrolyte. Le panneau en titane ressemble à une vitre ordinaire avec une gradation à peine perceptible, mais cela n'empêche pas la source alternative de fournir de l'énergie avec un rendement allant jusqu'à 7 %.

Les panneaux sont insérés dans des fenêtres, utilisés pour le vitrage de vérandas et d'étages entiers, utilisés comme source d'alimentation de secours indépendante et associés à des panneaux en silicone.

Règles d'installation des panneaux solaires

Dans un style classique panneau solaire doit être installé à un angle de 55-60 o par rapport à la ligne d'horizon. Pour l'ordinaire toits à pignon c'est un angle d'inclinaison trop important, il faut donc soit surélever les batteries par rapport à la pente du toit, soit accepter une légère diminution du rendement d'une source d'alimentation alternative et poser les sections simplement du côté ensoleillé du toit.

Alternativement, les panneaux sont placés sur le site sur des supports pivotants, cette méthode est utilisée dans les maisons de campagne et les chalets, où la puissance d'une source alternative n'est toujours pas suffisante et où il y a toujours une abondance d'espace libre.

Éolienne dans une maison privée

Le coût d'une éolienne d'une capacité de 1 kW / h est d'au moins 600 $. Pour installer une alimentation alternative, vous devez tout d'abord sélectionner correctement l'espace libre pour le mât du générateur. Il doit y avoir un espace libre autour de la tour d'une superficie d'au moins 20 m2.

Peut être assemblé conception maison source d'alimentation de secours à partir des pièces suivantes :

• générateur automobile;
• Hélice 2,5 m en contreplaqué et plastique ;
• Tuyau en acier de deux pouces ;
• Accolades de câbles.

Le prix d'un ensemble de pièces dépasse à peine 150 dollars, de sorte que le coût d'un kilowatt d'énergie produit par un système d'alimentation alternatif s'avérera moins cher que 3,5 roubles. La source d'énergie de secours sera amortie en trois mois.

Pompes à chaleur pour le chauffage

L'efficacité d'une source de chaleur alternative dépend de la structure des roches, de la présence d'eaux géothermiques, de la forte teneur en gaz et des gisements de combustibles fossiles, tourbe et charbon. Le meilleur rendement calorifique peut être obtenu en milieu humide sols marécageux, les roches lourdes sont considérées comme les plus difficiles pour l'organisation de l'approvisionnement alternatif en chaleur.

Classification des pompes à chaleur

Plusieurs grands types de pompes à chaleur sont utilisés comme sources alternatives d'énergie thermique :

• Avec l'extraction de la chaleur des masses du sol. Le schéma le plus courant pour organiser un chauffage alternatif utilisant une source de chaleur stable;
• Chauffage de l'échangeur de chaleur de la pompe à partir de l'air ambiant extérieur à la pièce. Selon ce schéma, le climatiseur fonctionne comme une source de chaleur pour chauffer facilement la pièce en automne;
• Extraction de la chaleur de l'habitacle pour refroidir l'air en mode climatisation.

Les deux premiers types de pompes à chaleur sont utilisés comme source alternative d'énergie thermique. La pompe à chaleur peut fonctionner aussi bien comme source d'énergie thermique qu'en mode rafraîchissement. Un système de refroidissement à pompe alternatif est environ 40 à 45 % plus efficace qu'un climatiseur. Dans un proche avenir, les pompes à chaleur passeront en toute confiance du statut de sources d'énergie alternatives à la catégorie de la principale méthode de production de chaleur.

Comment fonctionne une pompe à chaleur

Le dispositif et le schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur en tant que source d'énergie thermique sont illustrés dans le schéma.

Le fonctionnement d'un système de chauffage alternatif ressemble à bien des égards au cycle d'un réfrigérateur à compression ou à éjection de vapeur conventionnel, avec deux circuits d'échange de chaleur supplémentaires installés.

Le premier circuit d'une source d'énergie alternative est composé de plusieurs dizaines tuyaux métalliques, posés dans des puits, d'une profondeur de 40 à 100 m.Le nombre de puits peut atteindre 80 à 90 unités pour une source d'énergie d'une capacité de 16 à 18 kW. Les puits jouent le rôle de réchauffeur pour l'antigel pompé et de source d'énergie primaire pour la pompe à chaleur.

Le deuxième circuit est un échangeur de chaleur en cuivre articulé avec le premier circuit. Dans celui-ci, comme dans un réfrigérateur, circulent du fréon ou de l'isobutane. Au cours du processus de condensation du fréon, une énorme quantité d'énergie thermique est libérée, qui est dirigée vers le troisième circuit pour chauffer la maison.

Il existe également des systèmes sans pompe de sources d'énergie alternatives, dans lesquels il n'y a pas de compresseurs et de pompes, respectivement, il n'y a pratiquement pas de consommation d'énergie électrique. L'efficacité d'une telle pompe à chaleur alternative est moindre, par conséquent, afin de maintenir la puissance thermique requise de la source d'énergie, il est nécessaire d'augmenter le nombre de puits.

Pompe à chaleur avec des composants d'appareils électroménagers

La source de chaleur alternative la plus simple peut être fabriquée à partir de pièces d'un puissant réfrigérateur ou d'un congélateur extérieur. Dans de tels systèmes, en tant qu'agent - vecteur d'énergie, ils utilisent gaz carbonique. Un compresseur d'une puissance de 1,5 kW est capable de délivrer jusqu'à 2,5 kW d'énergie thermique sur le radiateur en cuivre du réfrigérateur. Il suffit d'équiper le radiateur d'un soufflage d'air et d'approfondir le congélateur dans un sol humide à une profondeur inférieure au niveau de congélation. Une telle source d'énergie thermique alternative est capable de chauffer efficacement une pièce jusqu'à 25 m 2.

Disposition et connexion d'un appareil externe

Structurellement, une pompe à chaleur ressemble à un réfrigérateur, à partir duquel des tuyaux vont aux radiateurs de chauffage et à une énorme chaudière à stockage d'énergie. Alternativement, les tuyaux peuvent être posés directement dans la base du chauffage par le sol.

Il existe également une option alternative pour la pose des canalisations du circuit primaire. S'il y a une source d'eau à proximité de la maison, pour une absorption de chaleur plus efficace, il est préférable de poser les tuyaux du circuit primaire le plus près possible du débit d'eau.

Avantages et inconvénients de l'utilisation

En théorie, une pompe à chaleur est idéale pour le rôle de source de chaleur alternative, mais en pratique, pendant le fonctionnement, il faut faire face à un phénomène tel que la dégénérescence du transfert de chaleur des puits. Après 1800-2000 heures de fonctionnement, le sol autour du circuit primaire de chauffage alternatif doit être régénéré.

La distance entre les puits doit être d'au moins 6 m, donc sous manière alternative pour obtenir de l'énergie thermique, une surface importante du site doit être cédée. Le coût d'installation d'une pompe à chaleur est aujourd'hui le plus élevé de toutes les sources d'énergie alternatives, au moins 10 000 euros.

Conclusion

Selon les experts, l'achat et l'installation de sources d'énergie alternatives restent le meilleur investissement pour aujourd'hui. Le système est rentable avant même le temps estimé, et pour les structures éoliennes, cette période peut être réduite à plusieurs mois. De plus, ce très bon moyen se débarrasser de la dépendance vis-à-vis de la fourniture d'énergie électrique par les entreprises de réseau.