Alternatieve energie voor thuis: een overzicht van niet-standaard energiebronnen

“Groene energie” trekt aan door werkelijk astronomische vooruitzichten. Uit de omgeving kan men volledig gratis onuitputbare energie halen voor de voeding van autonome systemen. Bovendien wordt die hulpbron dagelijks aangevuld zonder menselijk ingrijpen.

Om echter op de juiste manier gebruik te kunnen maken van deze geschenken van de natuur, moet u weten hoe ze werken en waar ze worden toegepast. Bent u het daarmee eens?

Alles over het gebruik van alternatieve energie voor thuis leest u in het door ons gepresenteerde artikel. Na het doornemen van de door ons verstrekte informatie kunt u de meest geschikte optie kiezen voor het opwekken van warmte of elektriciteit.

We hebben de installaties die zonne-/wind-/water-/aardenergie omzetten, in detail beschreven. We hebben hun werkingsprincipe beknopt en uiterst eenvoudig uiteengezet. De verstrekte informatie helpt u bij het vergelijken van methoden en bronnen voor energieopwekking.

Soorten alternatieve energiebronnen

Het is helemaal niet moeilijk om industriële modellen van moderne apparaten voor het winnen van thermische of elektrische energie uit de omgeving aan te schaffen.

Tot de meest populaire varianten van dergelijke apparatuur behoren:

• zonnepanelen;
• zonnecollectoren;
• windgeneratoren;
• warmtepompen;
• biogasgeneratoren.

De wetenschap staat niet stil, er verschijnen steeds nieuwe modellen apparaten voor het opwekken van alternatieve energie. Het is niet alleen belangrijk om een geschikte optie te kiezen, maar ook om deze correct te installeren. Heel vaak is het niet mogelijk om met slechts één apparaat toe te komen. Men kan het gebruik van verschillende bronnen combineren.

Een zonnepaneel levert bijvoorbeeld meer elektriciteit in de zomer, terwijl een windgenerator – in de winter. De combinatie van deze twee apparaten maakt het mogelijk om het hele jaar door te beschikken over voldoende autonome elektriciteit. Op vergelijkbare wijze kan men ook andere apparaten combineren.

#1: Gebruik van zonnepanelen

Deze elementen worden steeds populairder en gevarieerder. Ze worden zowel als kant-en-klare sets als in de vorm van losse fotocellen verkocht. Met de laatste werken hobbyisten graag, die alles liever met eigen handen doen – dit is een relatief eenvoudige taak.

Om een zonnepaneel op maat te maken, dient u het benodigde aantal kant-en-klare fotovoltaïsche cellen aan te schaffen en deze in een gemeenschappelijk circuit te solderen.

Transparante elementen die het werkoppervlak van zonnepanelen bedekken, worden geplaatst op de ramen van hoogbouw, maar ze kunnen ook succesvol worden toegepast in de particuliere woningbouw.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen monokristallijne en polykristallijne fotocellen. Eerstgenoemde zijn productiever en duurzamer, maar alleen effectief onder voorwaarde van een stabiele energiestroom. Polykristallijne cellen hebben een lager rendement en een kortere levensduur, maar ze kunnen zelfs bij verhoogde bewolking redelijk efficiënt werken.

Fotocellen worden onder een laag stevig transparant materiaal geplaatst, zodat ze energie kunnen absorberen en daarbij in de juiste positie blijven. De behuizing met een transparant buitenoppervlak ziet eruit als een metalen frame. Het wordt gebruikt om de panelen te bevestigen.

Soms wordt in plaats van een metalen behuizing een houten constructie gebruikt. Dit is een minder duurzame, maar toch acceptabele optie.

Panel met fotocellen van zonnepanelen worden geplaatst aan de meest zonnige kant van het gebouw, meestal – op het dak. Het is ook belangrijk om de juiste omvormer en accu's te kiezen.

De constructie met zonnepanelen is vrij omvangrijk, daarom wordt deze meestal direct op het dak van het huis geplaatst. De behuizing wordt op een standaard gemonteerd, zodat het paneel met fotocellen kan worden gedraaid; dit maakt het mogelijk de beweging van de zon te volgen en meer UV-stralen op te vangen, afhankelijk van het seizoen.

Bij hevige neerslag wordt het paneel in verticale positie gedraaid om beschadiging te voorkomen en mogelijke vervuiling te verminderen. De installatie van panelen – slechts de eerste fase van de realisatie van een dergelijk systeem.

Voor de volledige werking ervan moeten de fotocellen via een laadapparaat worden aangesloten op het zonne-invertersysteem.

Om het opgewekte elektrische systeem op te slaan, heeft u accu's voor zonnepanelen nodig, zoals SUNLIGHT PzS. Dergelijke elementen kunnen onder de grond worden geïnstalleerd, op een aanzienlijke diepte – tot drie meter.

Het correct kiezen van een omvormer voor zonnepanelen en een acculader is een belangrijk punt om de maximale efficiëntie van het hele systeem te waarborgen. Hoe beter alle onderdelen zijn geselecteerd en hoe nauwkeuriger de speciale berekeningen zijn uitgevoerd, hoe kleiner het verlies aan elektrische energie zal zijn.

Een interessant type zonnepanelen is de flexibele folieversie, waarvan de werklaag is aangebracht op een polymeerfolie. Ze worden geïnstalleerd op de ruiten van hoge gebouwen, uiteraard aan de zonnigste zijde.

Het rendement van dergelijke elementen is iets lager dan dat van de traditionele variant – slechts 7%. Maar het gemak van het gebruik en de ruimtebesparing compenseren dit nadeel.

Het Betaray-apparaat voor het versterken van het potentieel van opgevangen zonne-energie ziet er stijlvol en modern uit. Het kan worden geïnstalleerd in de tuin van een particulier huis of op het dak van een flatgebouw.

Modern en ongewoon ziet het apparaat genaamd Betaray eruit. Het is een vrij grote glazen bol die als een lens de zonnestralen verzamelt en naar het paneel met fotocellen leidt. De installatie kan automatisch draaien om maximaal zonlicht te krijgen.

Als gevolg hiervan kan men met minder fotocellen volstaan en de stroom van zonnestralen stabieler maken. 's Nachts kan Betaray maan- en sterrenlicht absorberen. Dit is een beetje, maar het is voldoende om volledige straatverlichting te garanderen. Over het algemeen heeft dit apparaat een indrukwekkend rendement voor zonnebatterijen – 35%.

Nuttige tips voor het kiezen, installeren en gebruiken van zonnebatterijen worden hier gepresenteerd:

#2: Toepassing van zonnecollectoren

Dit is een modernere en efficiëntere variant van de buitendouche. Zelfs op de meest bescheiden buitenplaats staat een ton met water dat gedurende de dag tot een behoorlijk niveau opwarmt.

Als u op het dak een systeem van smalle buizen installeert waarin water circuleert, kunt u een aanzienlijke hoeveelheid warmte verkrijgen, waarmee het huis volledig van warm water en zelfs van een behoorlijke verwarming kan worden voorzien.

De zonnecollector is een systeem van smalle buizen waarin een vloeibare warmtedrager circuleert. Natuurlijke convectieprocessen zorgen voor de circulatie van door de zon verwarmd water zonder gebruik van een pomp (+)

De werking van deze alternatieve energiebron is gebaseerd op het vermogen van water en lucht om te circuleren bij verhitting. De warmtewisselaartank wordt op een hoger niveau geplaatst dan de collectorleidingen. Verwarmd water stijgt op en komt in het bovenste gedeelte van de spiraal van de warmtewisselaar.

Tijdens het afkoelen bij contact met leidingwater, zakt het warmtemedium van de zonnecollector naar beneden en verplaatst zich opnieuw naar de leidingen die door de zon worden verwarmd.

De natuurlijke circulatie van opwarmend en afkoelend water maakt het mogelijk om speciale pompen of andere elektrische apparatuur achterwege te laten.

Men kan de eenvoudigste versie van een dergelijk systeem maken van beschikbare materialen: buizen van verschillende diameters, een metalen plaat als basis. De standaard waarop de basis wordt bevestigd, kan worden gemaakt van hoekprofiel of andere metalen elementen.

In deze variant van de zelfgemaakte zonnecollector zijn de buizen aan een metalen basis gelast, en is een dikke plank gebruikt als frame.

Gewoonlijk wordt het deel van het systeem dat zich buiten bevindt, in het zwart geverfd om het vermogen om warmte te absorberen te verhogen. De basis met de buizen wordt zodanig bevestigd dat de hellingshoek kan worden gewijzigd.

Het enige dat nog moet worden gedaan, is een warmtewisselaarbak plaatsen, een spiraal erin zetten en de systeemonderdelen met elkaar verbinden, evenals met het waterleiding- en/of verwarmingssysteem.

De gedetailleerde techniek voor het maken van een zonnecollector voor verwarming wordt beschreven in dit artikel.

Industriële modellen van zonnecollectoren zijn veel productiever dan “zelfbouw” en kunnen het hele jaar door werken, maar de kosten van een dergelijk systeem kunnen behoorlijk hoog zijn.

Uiteraard zijn moderne zonnecollectoren van industriële productie complexer opgebouwd en werken ze efficiënter. In sommige apparaten wordt freon als warmtedrager gebruikt, waardoor zelfs tijdens koude periodes warmte-energie kan worden verkregen.

Industriële units kunnen zijn uitgerust met vacuümbuizen, een blok met fotocellen, temperatuursensoren, een automatisch regelsysteem, enz. De kosten van een dergelijke collector kunnen aanzienlijk zijn.

#3: Benutting van windenergie

Windturbines – al lang bekende apparaten en vrij populair bij liefhebbers van schone energie. Het is een vrij omvangrijk apparaat, vooral als de wieken van de windmolen in een horizontaal vlak draaien. Daarom zijn versies met verticaal geplaatste wieken populairder.

Windturbines – zijn vrij omvangrijke producten die moeten worden geplaatst in een open gebied dat goed wordt doorwaaid door de wind. Eén dergelijk apparaat kan volledig voldoen aan de elektriciteitsbehoeften van een eengezinswoning.

Een windmolen wordt op een hoge en stevige paal geplaatst. De beweging van de bladen wordt overgebracht naar de generator, de opgewekte energie wordt opgeslagen in een accu. Vervolgens wordt de elektriciteit overgebracht naar het interne elektrische systeem van het huis of op een andere manier gebruikt.

Een zelfgemaakte windmolen kan de elektriciteitsbehoefte van een klein recreatieperceel dekken:

Industriële modellen van moderne windturbines zijn meestal uitgerust met een handig elektronisch bedieningspaneel.

Zelfgemaakte apparaten worden geconstrueerd volgens vrij eenvoudige schema's en tekeningen. Op internet zijn veel varianten van verschillende types te vinden. U moet een geschikte plaats kiezen om de constructie te plaatsen, waar een sterke wind waait en het apparaat niemand hindert. Hoe hoger de bladen zijn geplaatst, hoe beter.

De mobiele windturbine Uprise heeft relatief compacte afmetingen; in opgevouwen toestand kan deze over de openbare weg worden vervoerd.

Niet zo lang geleden introduceerde het bedrijf Uprise een originele ontwikkeling – een windturbine gemonteerd op een verplaatsbaar platform. Indien gewenst kan het apparaat worden ingeklapt tot compacte afmetingen, vervolgens worden vervoerd met een gewone terreinwagen en op een andere locatie worden geïnstalleerd.

Het vermogen van de mobiele windturbine Uprise is 50 kW. Volgens deskundigen op het gebied van alternatieve energie is dit ruim voldoende om een niet al te groot particulier huis van stroom te voorzien en zelfs nog overtollige elektriciteit met buren te delen.

Een nog originelere variant om windenergie om te zetten in kilowatt – een vliegtuig Makani Power.

Makani Power – dit is een vliegende installatie die het mogelijk maakt om een set kleine windturbines naar een aanzienlijke hoogte te brengen en de maximale hoeveelheid elektrische energie te verkrijgen.

Dit is een hoogwetenschappelijke variant van een vlieger, waarop kleine windturbines zijn gemonteerd. Het idee is om de generator naar de bovenste lagen van de atmosfeer te brengen, waar de windsnelheid aanzienlijk hoger is dan op de grond. De energie komt naar beneden via een kabel, die ook dienst doet als touw dat de 'vlieger' vasthoudt.

Een interessante review van de reparatie van de windturbine SF-600-5 (China) geeft een beeld van de mogelijke problemen met economy class apparatuur:

Interessante ideeën voor het zelf maken van een windmolen worden beschreven in het artikel – Hoe u zelf een windgenerator kunt maken: ontwerp, werkingsprincipe + beste doe-het-zelf-projecten

#4: Verwarming op basis van warmtepompen

Deze apparaten hebben al lang een eervolle plaats in de familie van apparaten voor het verkrijgen van schone energie. Een warmtepomp werkt ongeveer hetzelfde als een koelkast of airconditioner, maar dan omgekeerd.

Apparaten van dit type worden voornamelijk gebruikt voor het verwarmen van woningen en ook voor het verwarmen van water. Er zijn ook modellen die in de zomer met succes de taken van een airconditioner vervullen.

Het werkingsprincipe van de warmtepomp is gebaseerd op het absorberen van thermische energie met een laag potentiaal in geconcentreerde hoogpotentiaalwarmte. Apparaten van het type “grond-water” zijn moeilijk te installeren, maar effectief.

Dergelijke systemen gebruiken de energie van lucht, de warmte van de grond en water als warmtebron. Energie is overal aanwezig, maar in deze bronnen heeft het een laag potentiaal. De buitenste kring van de warmtepomp verzamelt deze verspreide restjes thermische energie en brengt ze over naar het systeem.

Om de energie om te zetten in een hoogpotentiaalsoort wordt een koelmiddel gebruikt, meestal freon. Het absorbeert de verkregen energie, warmt op en gaat naar de compressor. Hier wordt het koelmiddel samengeperst en via de verdamper naar de warmtewisselaar van het interne verwarmingscircuit gestuurd.

De warmtedrager absorbeert de geconcentreerde thermische energie, en het freon gaat door de verdamper en wordt weer vloeibaar. Nu ontvangt het laagpotentiaalenergie, warmt op, enz.

Afhankelijk van de warmtebron en het type warmteoverdrachtsmiddel wordt ook het type warmtepomp gekozen: “grond-water”, “water-water”, “lucht-water”, “lucht-lucht” enzovoort. Met behulp van een dergelijk apparaat kan niet alleen traditionele waterverwarming worden gerealiseerd, maar ook luchtverwarming.

Veel vakmensen hebben met succes de zelfbouw van een dergelijk apparaat onder de knie gekregen; interessante varianten worden beschreven in de volgende artikelen:

1. Hoe u zelf een warmtepomp maakt van een oude koelkast: tekeningen, instructie en tips voor de montage
2. Geothermische warmtepomp zelf maken voor woningverwarming: opbouw, ontwerp, zelfbouw

Warmte uit de aarde halen – is niet de eenvoudigste opgave, omdat er een ruim stuk grond en uitgebreide graafwerkzaamheden nodig zijn. De leidingen van het externe circuit worden in sleuven gelegd en met aarde bedekt. Het is duidelijk dat het gebruik van dit terrein in de toekomst beperkt zal zijn.

Externe unit van het type “lucht-water” warmtepomp hoeft u alleen op een geschikte plek te installeren, maar een dergelijk apparaat kan niet erg efficiënt zijn bij lage buitentemperaturen.

Maar op deze manier kunt u een stabiele temperatuur van het koelmiddel in het externe circuit garanderen, en dat is een belangrijke voorwaarde voor een succesvolle werking van de warmtepomp. Het is zeer handig als er een vijver in de buurt van het huis is; u kunt het externe circuit zonder problemen in het water onderdompelen. Als alternatief voor een vijver wordt een waterput gebruikt.

Voor het onttrekken van warmte uit de lucht worden geen leidingen met vloeibaar koelmiddel gebruikt, maar krachtige ventilatoren die lucht in de warmtewisselaar blazen. De buitentemperatuur is lang niet zo constant als bij opties met water of grond, maar het vinden van een locatie voor het apparaat en het uitvoeren van de montage is aanzienlijk eenvoudiger.

Helaas zijn dergelijke apparaten weinig efficiënt in noordelijke gebieden, omdat verwarming onmogelijk is bij buitentemperaturen van -20 graden. Het probleem wordt opgelost door het combineren van twee verschillende verwarmingssystemen.

#4: Biogas voor de werking van installaties

Afval – is nog een interessante hulpbron voor het verkrijgen van thermische energie. Bij de verwerking van organisch afval met behulp van anaerobe bacteriën komen stoffen vrij zoals methaan, waterstofsulfide, kooldioxide en een aantal onzuiverheden.

Dit gasmengsel wordt biogas genoemd en kan ook worden beschouwd als een moderne alternatieve energiebron.

Voor verwerking in een biogenerator gebruikt men meestal een mengsel van plantaardig en dierlijk afval met water. Het vochtgehalte van de massa moet 88-96% bedragen, afhankelijk van het seizoen.

Natuurlijk wordt deze brandbare stof niet uit rioolinhoud verkregen. Hiervoor worden organische afvalstoffen van dierlijke of plantaardige oorsprong gebruikt. Ze worden in een speciale, zeer sterke en absoluut luchtdichte container geplaatst. Daarin worden ook bacterieculturen toegevoegd.

Binnen in het apparaat wordt een vijzel geïnstalleerd om de biologische massa te mengen. Dit versnelt de reactiesnelheid en maakt de generator efficiënter.

De voor verwerking bestemde massa wordt verdund met water dat tot ongeveer 40 °C is verwarmd. In de zomer moet er meer water worden toegevoegd, maar in de winter kan het vochtgehalte van de biomassa ongeveer 90% bedragen.

Om een comfortabele temperatuur voor de micro-organismen te handhaven, wordt de tank van de biogenerator bedekt met isolatiematerialen. Alle grondstoffen worden via de opening geladen en daarna goed afgesloten. Biogas verzamelt zich in het bovenste deel van het apparaat en wordt via een speciale leiding afgevoerd.

Voor het gemak, ruimtebesparing en veiligheid worden biogasinstallaties ondergronds geplaatst, de gasdistributie vindt plaats via een waterslot, en de biomassa moet worden verwarmd (+).

Verwerkte afvalstoffen worden via een aparte leiding afgevoerd; ze vormen een waardevolle meststof die op het terrein kan worden gebruikt. Een belangrijk punt bij het zelf maken van een biogenerator is veiligheid. Omdat gas zich constant in de tank ophoopt, stijgt de druk voortdurend.

Het proces van het zelf maken van een biogenerator uit een metalen vat wordt in deze video beschreven:

Als dit proces niet wordt gecontroleerd, kan het apparaat gewoon exploderen. Het wordt als veiliger beschouwd om de biogenerator onder de grond te plaatsen in plaats van bovengronds. Zorg voor een continue afvoer van het geproduceerde gas om de druk te normaliseren.

Ook met het gasmengsel moet voorzichtig worden omgegaan. Het is een brandbare stof met een scherpe en onaangename geur; inademing kan schadelijk zijn voor de gezondheid.

Naast de hierboven beschreven bronnen van gratis energie zijn er nog interessante technische oplossingen met veel praktische perspectieven:

Doel en toepassing van de thermogenerator

Apparaten van dit type zijn al bekend sinds het midden van de vorige eeuw. Ze zetten thermische energie om in elektrische energie. De moderne versie van een industrieel geproduceerde thermogenerator is bedoeld voor installatie op gasboilers of houtkachels voor langdurige verbranding met een vermogen van minimaal 200 W.

Een van de bekendste en meest gebruikte thermogeneratoren in huis werkt in tandem met een petroleumlamp:

Een dergelijk apparaat maakt het mogelijk om in de winter, wanneer verwarmingstoestellen continu werken, ongeveer 150 kWh elektriciteit per maand te verkrijgen.

U kunt het beschouwen als een extra optie in combinatie met zonnepanelen of als een manier om frequente stroomuitval te compenseren.

Er bestaan ook draagbare modellen van warmtegeneratoren die de thermische energie van een gewoon kampvuur kunnen verwerken. U kunt ze tijdens de bouw gebruiken op plaatsen waar geen elektriciteit is, als alternatief voor een generator die op vloeibare brandstof werkt.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video stelt u voor aan de meest populaire opties van installaties die werken op alternatieve energiebronnen:

Het enige significante nadeel van alternatieve manieren om energie te verkrijgen is de hoge prijs van apparatuur en installatie. Hoogtechnologische ontwikkelingen zijn efficiënt, handig en niet goedkoop. Maar toch zullen de investeringen na verloop van tijd terugverdiend worden. En voor doe-het-zelvers blijven er altijd opties voor zelfbouw.

Vertel ons wat u denkt over het gebruik van alternatieve energie voor uw huis? Deel uw mening, neem deel aan discussies en stel vragen. U kunt opmerkingen achterlaten in het formulier hieronder.