Alternatieve verwarmingsbronnen voor een landhuis: een vergelijkend overzicht van eco-systemen

Een van de grootste uitgavenposten voor het gezinsbudget – de betaling voor gemeenschappelijke verwarming of de aanschaf van brandstof om het huis te verwarmen. Elke verstandige huiseigenaar denkt ongetwijfeld na over reële en effectieve manieren om deze kosten te verlagen. En deze kunnen letterlijk tot een minimum worden beperkt door gebruik te maken van alternatieve energiebronnen. Wat houden deze in en hoe worden ze gebruikt? U zult het ermee eens zijn dat het de moeite waard is om hierover te leren.

Alles over hoe u alternatieve verwarming voor een privéwoning kunt realiseren, leest u in het door ons gepresenteerde artikel. Met onze hulp kunt u gemakkelijk de meest geschikte optie voor u bepalen. Een gedetailleerde beschrijving van de werkingsprincipes van de schema's van “groene energie” biedt de mogelijkheid om te beslissen welke technologische methode het beste kan worden gebruikt om warmte te verkrijgen.

In het artikel worden de soorten gratis energiebronnen in detail beschreven, evenals methoden voor het opwekken van warmte voor huishoudelijk gebruik. Ter ondersteuning van doe-het-zelvers en zuinige eigenaars van landgoederen worden fotoselecties, schema's en zeer nuttige video-instructies bijgevoegd.

Voor- en nadelen van alternatieve energie

Van traditionele warmtebronnen, die al vele jaren voor verwarming worden gebruikt, kunt u afstappen. Hoe verrassend ook, het is heel goed mogelijk. Veel felle tegenstanders beweren dat het onmogelijk is om natuurlijke hulpbronnen te vervangen door milieuvriendelijke alternatieven.

Als alternatief dienen zonne-energie, windkracht, warmte uit de diepten van de aarde, productieafval en menselijk afval. Dergelijke opties zijn relevant in de moderne wereld, gezien de algemene milieuvervuiling.

Alternatieve bronnen kunnen een buitenhuis voorzien van elektriciteit en warmte-energie

Een ander belangrijk voordeel is de aanzienlijke besparing bij het gebruik van ecologische bronnen van spontaan hernieuwbare energie. Op het eerste gezicht lijkt het onredelijk duur en nauwelijks rendabel.

Als u de kenmerken van elke methode nader bekijkt, ziet u dat een ecoproject zich in 4 tot 7 jaar terugbetaalt, en daarna resteren alleen de lopende kosten om de gebruikte mechanismen in werkende staat te houden.

De mogelijkheid om gangbare brandstof volledig te vervangen door een alternatief is door meer dan één reëel voorbeeld bewezen. Huiseigenaren in verschillende landen over de hele wereld grijpen naar milieuvriendelijke verwarmingsopties. Bij ons wagen slechts enkelen het om radicaal over te stappen van de jaarlijks duurder wordende brandstof.

Het grootste probleem bij het gebruik van ecobrandstof is de aanzienlijke investering in de beginfase. Eerst moet namelijk de benodigde hoeveelheid energie voor een specifiek huis of villa nauwkeurig worden berekend. Vervolgens moet worden uitgezocht welk type eco-bronnen het meest voordelig is in de betreffende regio.

Vervolgens dient u een plan op te stellen voor de plaatsing van de apparatuur die energie opwekt, alles wat nodig is aan te schaffen en te installeren.

Als al deze taken door de juiste specialisten worden uitgevoerd, zal de uiteindelijke prijs van ecologische verwarming zeer hoog zijn. Om geld te besparen, kunt u proberen het zelf te doen.

Om dit te doen, moet u zich volledig onderdompelen in het onderwerp alternatieve energiebronnen om externe hulp te vermijden. In dat geval zal de kostprijs van het project vele malen lager zijn.

Het is precies de tweede optie die veel eigenaren van particuliere woningen kiezen. Hun praktijk bewijst dat het heel goed mogelijk is om energieonafhankelijk te worden. U kunt traditionele brandstof geheel of gedeeltelijk vervangen – het hangt allemaal af van de grootte van de woning, de financiële mogelijkheden in de beginfase en de gekozen verwarmingsoptie.

Het toepassingsgebied van “groene energie” wordt gedemonstreerd door een fotoserie:

Soorten hernieuwbare bronnen voor verwarming

Voor het verwarmen van een huis kunt u met succes wind-, zonne- en aardwarmte gebruiken, evenals biobrandstof. Laten we in detail bekijken hoe u dit kunt doen en wat u daarvoor nodig heeft.

Type #1 – windkracht

Windenergie kan met groot succes worden gebruikt als alternatieve bron voor het verwarmen van een landhuis. Deze bron is onuitputtelijk. Het is hernieuwbaar. Om windkracht te gebruiken, is een speciaal apparaat nodig, een windmolen genaamd.

Principe van het gebruik van windenergie

Om windkracht om te zetten in een alternatieve verwarmingsbron is een windgenerator nodig. Deze zijn verticaal of horizontaal, afhankelijk van de rotatieas. Er zijn veel fabrikanten die hun modellen aan klanten aanbieden.

Windturbines zijn er met een horizontale en verticale rotatie-as. De horizontaal georiënteerde hebben een hogere productiviteit.

De kosten zijn afhankelijk van het materiaal, de grootte van de installatie en het vermogen. Ook is het mogelijk om zelf een windgenerator te bouwen met behulp van alledaagse materialen.

Elke windturbine bestaat uit de volgende onderdelen:

• bladen;
• mast;
• windvaan om de windrichting te bepalen;
• generator;
• regelaar;
• accu's;
• omvormer.

Het werkingsprincipe van een windturbine is gebaseerd op de windkracht die de bladen van de turbine laat draaien. De bladen, bevestigd aan de mast, bevinden zich hoog boven de grond. Hoe hoger, hoe hoger de productiviteit. Zo is een hoogte van 25 m voldoende om één huis te voorzien.

De draaiende bladen zetten de rotor van de generator in beweging. Deze begint driefasige wisselstroom op te wekken, die verder moet worden omgezet. Deze stroom gaat naar de regelaar, waar hij wordt omgezet in gelijkstroom. Deze wordt gebruikt om de accu's op te laden.

Na door de accu's te zijn gegaan, wordt de stroom gestabiliseerd en gaat naar de omvormer, waar deze wordt omgezet in eenfasige wisselstroom met een frequentie van 50 Hz en een spanning van 220 volt. Deze kan nu worden gebruikt voor huishoudelijke doeleinden en in het elektrische verwarmingssysteem.

Bijzonderheden van de plaatsing van windturbines

Windturbines kunnen onder bepaalde omstandigheden werken. Ten eerste is een windgenerator een vrij omvangrijke constructie die een aanzienlijk oppervlak vereist voor plaatsing. Een klein apparaat kan niet in de energiebehoefte voorzien.

De hoogte ervan moet ten minste 10 m hoger zijn dan omliggende huizen, bomen en andere constructies, en hoogspanningslijnen en andere objecten moeten op 100 m van de windturbine staan. Deze eis is niet altijd haalbaar – niet alle eigenaren van particuliere huizen hebben voldoende grote tuinen.

Windturbines kunnen het beste op een verhoging, heuvel, worden geplaatst, uit de buurt van bomen en gebouwen – minimaal 100 meter.

Ten tweede is het goed wanneer het betreffende gebied een goed windpotentieel heeft – een heuvelachtig of steppegebied. Voor het starten van de generator is een windsnelheid van minimaal 2 m/s nodig.

Veel modellen van windenergiesystemen die bestemd zijn voor gebruik door particuliere huishoudens, kunnen volledig in de elektriciteitsbehoeften voorzien.

Zo kan een windturbine met een vermogen van 1,5 kW per maand, afhankelijk van het seizoen, 100-200 kWh genereren. Als de mast hoger wordt gemaakt, wordt de productie 2 keer zo groot.

Maar dit zal extra kosten met zich meebrengen voor montage en verbruiksmaterialen. De levensduur van windenergiecentrales bedraagt gemiddeld 20 jaar.

Ook zijn er op onze website andere materialen over de constructie, de verschillende soorten windturbines, de berekening en het zelf maken ervan, en over de installatie.

Wij nodigen u uit om ze te bekijken:

• Kinetische windgenerator: ontwerp, werkingsprincipe, toepassing
• Windturbine voor een particulier huis: typen en kenmerken van apparaten, nuances bij de keuze, terugverdientijdberekeningen + beste aanbiedingen
• Hoe u een windgenerator berekent: formules + een praktisch rekenvoorbeeld
• Windgenerator zelf maken van een wasmachine: montage-instructie voor een windturbine
• Hoe u zelf rotorbladen voor een windgenerator maakt: voorbeelden van zelfgemaakte wieken voor een windturbine

Type #2 – aardwarmte

Een van de alternatieve verwarmingssystemen is het geothermische systeem. Het is gebaseerd op het gebruik van de energie van de aarde. Dit is de warmte van de grond, het grondwater, de omringende lucht, die wordt omgezet door warmtepompen (WP). Het is belangrijk dat de temperatuur van het medium dat door de installatie wordt gebruikt, boven nul is.

Constructie en werkingsprincipe van de warmtepomp

Voor de werking van het geothermische systeem is elektriciteit nodig, die wordt gebruikt voor het transport van de verkregen warmte. Een warmtepomp verbruikt 1 kW en levert 2 tot 6 kW warmte.

Het basiswerkingsprincipe van een WP bestaat uit het verzamelen van warmte, het omzetten ervan en het vervolgens overdragen aan het verwarmingscircuit. Dit wordt gerealiseerd door de constructie van het apparaat zelf.

Het goedkoopst is om een lucht-lucht-warmtepomp te installeren. Als u deze zelf maakt, zijn de financiële investeringen minimaal.

De WP bestaat uit 3 gesloten circuits die betrokken zijn bij het proces van warmtewinning voor de verwarming van een particulier huis:

• extern – bedoeld voor het onttrekken van warmte aan bronnen. In het circuit circuleert antivries of een zoutoplossing;
• intern – gevuld met koelmiddel, meestal freon;
• van het verwarmingscircuit, gevuld met warmtedrager.

Freon, dat het interne circuit vult, wordt verwarmd door de warmte die uit het externe circuit komt. Doordat het een laag kookpunt heeft, wordt het in de eerste warmtewisselaar – de verdamper – omgezet in gas.

Vervolgens gaat het naar de compressor, waar het wordt samengeperst, waardoor veel warmte vrijkomt en de temperatuur van het gas zelf aanzienlijk stijgt – tot wel 65 graden.

Vervolgens komt het gasvormige freon in de volgende warmtewisselaar, de condensor genaamd, waar het zijn warmte afgeeft. Nadat het freon het grootste deel van de warmte heeft afgestaan, komt het onder druk bij de afblaasklep. Hier daalt de druk plotseling, wordt het koelmiddel afgekoeld en komt het, na het aannemen van een vloeibare toestand, weer in de verdamper.

De warmte die door het freon in de condensor is achtergelaten, verwarmt de vloeistof die circuleert in het verwarmingssysteem van de woning. Als in dit systeem een vloerverwarming is voorzien, dan is het mogelijk om de meest efficiënte verwarming te bereiken tegen minimale kosten.

Het is niet moeilijk om met eigen handen een eenvoudigste versie van een warmtepomp te maken. Hiervoor zijn in feite afgedankte onderdelen, goedkoop aangeschafte apparatuur en natuurlijk geduld nodig. We geven een schema van een thermisch systeem met warmte-energieonttrekking uit een put die in dolomiet is verdiept.

In de constructieve opbouw van warmtepompen is veel gemeenschappelijk. Traditionele componenten: 1 – compressor; 2 – condensor; 3 – verdamper; 4 – TEV, d.w.z. thermisch expansieventiel.

De verdamper van het in het voorbeeld beschouwde systeem is aangesloten op de put die energie uit de bodem haalt.

De specificiteit van de warmtepompinstallatie voor een vloerverwarmingssysteem wordt getoond in een fotogalerij:

Wenselijkheid van het gebruik van een warmtepomp

Warmtepompen – WP, die warmte uit de omgeving halen, zijn er in verschillende soorten. Het hangt allemaal af van het type omgeving dat als warmtebron wordt gebruikt en het type warmtedrager dat wordt gebruikt.

Dienovereenkomstig worden de volgende typen warmtepompen onderscheiden:

• lucht-lucht;
• water-lucht;
• water-water;
• grond-water.

De eerste twee soorten pompen worden gebruikt in luchtverwarmingssystemen, en de tweede twee soorten worden gebruikt in systemen met vloeibare warmtedrager.

De verticale variant van de warmtepomp is het meest efficiënt voor het verkrijgen van aardwarmte, maar is het duurst.

Het meest voordelig vanuit economisch oogpunt is het gebruik van een «water-water» warmtepomp. Deze optie is verstandig om te gebruiken als er in de buurt van het huis een niet-bevriezende waterpartij is, waarin buizen worden gelegd voor de warmtewinning.

De warmtepomp maakt het mogelijk om 30 W warmte per meter leiding te verkrijgen. Afhankelijk van de oppervlakte van de particuliere woning en de energiebehoefte moet het juiste aantal leidingen worden gelegd.

Luchtpompen zullen traditionele verwarming niet vervangen in regio's met een streng klimaat. Wat betreft warmte uit de grond, dat is een zeer kostbaar project. Er wordt gebruik gemaakt van horizontale aanleg van een geothermisch veld, verticaal en clusterboren.

Bij de horizontale variant moet een geothermisch veld worden aangelegd op een diepte groter dan de vriesgrens. Dat is ongeveer 1,5-2 m. De oppervlakte van zo'n veld is aanzienlijk – vanaf 200 m².

Warmtepompen kunnen conventionele brandstof in het verwarmingssysteem vervangen en zo een volledige energieonafhankelijkheid voor een buitenhuis realiseren.

Voor de realisatie van verticale en clusterprojecten is boren op aanzienlijke diepte met behulp van boorinstallaties vereist.

Dit is een zeer kostbare dienst. Apparatuur van dit type warmtepomp is geschikt voor eigenaren van villa's die zich geen zorgen maken over de kosten van de werkzaamheden. Verwarming die gebruik maakt van warmte uit de aarde kan vaste brandstof of gas volledig vervangen.

Geothermische verwarming kan het beste worden gebruikt in combinatie met een vloerverwarmingssysteem op waterbasis. Hiermee wordt het meest optimale resultaat behaald.

Belangrijke nadelen zijn de grote lengte van de leidingen voor warmtewinning, dure graafwerkzaamheden voor de installatie van het systeem, en de behoefte aan een groot oppervlak voor de aanleg van het geothermisch veld.

Type #3 – zonne-energie

Zonne-energie, die het hele jaar door door de zon wordt uitgestraald, kan zelfs bij strenge vorst een alternatieve manier worden om een buitenwoning te verwarmen. Het is belangrijk om te leren hoe u deze op de juiste manier kunt opvangen en gebruiken in het verwarmingssysteem.

Voor het opvangen en omzetten van zonne-energie worden zonnepanelen met fotovoltaïsche omvormers en collectoren gebruikt, die bestaan uit een systeem van buizen gevuld met warmteoverdrachtsvloeistof.

Zonne-installaties hebben een hoog rendement. Veel zuinige eigenaren rusten hun huizen zelf uit met dergelijke systemen.

Het fundamentele verschil tussen deze omzetters is dat de panelen stroom opwekken die kan worden gebruikt voor elektrische verwarming van een buitenwoning. Collectoren worden daarentegen gebruikt in water- en luchtverwarmingssystemen. De meest efficiënte optie is het installeren van vloerverwarming in de ruimtes.

De mening dat de zon niet in staat is om een huis te verwarmen, is alleen terecht bij een onjuiste installatie en foutieve berekeningen van de benodigde energie en warmte. Een optimaal gekozen zonne-installatie kan volledig in autonome verwarming voorzien.

Een ander punt is dat hiervoor geld moet worden geïnvesteerd in de aanschaf van apparatuur, de installatie en de integratie in het bestaande verwarmingssysteem.

Een zonne-energiesysteem met fotovoltaïsche omvormers absorbeert zonne-energie en de silicium fotocellen zetten deze direct om in gelijkstroom. 1 m² van de installatie kan 120 W produceren.

Naast panelen die zonnestraling opvangen en omzetten, moet u voor het zonnewarmtesysteem een laadregelaar, een gelijkstroom-naar-wisselstroomomvormer installeren en zorgen voor veiligheid – zekeringen plaatsen.

Voordat u besluit om zonne-installaties te installeren, moet u inzicht krijgen in hun werking en werkingsprincipe

Het voordeel van panelen is dat u accu's kunt aansluiten die overtollige energie opslaan, die 's nachts gebruikt kan worden. Een belangrijk nadeel van het gebruik van zonne-batterijen is dat ze het meest efficiënt zijn in zuidelijke regio's. In een streng klimaat is het economisch niet verantwoord om ze als primaire verwarming te installeren.

Zonne-installaties met een buizensysteem zijn meer geschikt voor regio's met koude winters en negatieve temperaturen. Afhankelijk van de structuur van het paneel en materialen worden vacuümcollectoren, vlakke collectoren en concentrators onderscheiden.

De duurste hiervan zijn die met vacuümbuizen. Maar ze zijn het meest efficiënt in elk seizoen en bij elk weer, omdat ze een breed spectrum aan zonnestraling kunnen absorberen. Nog een voordeel is dat vacuümpanelen goed functioneren bij negatieve temperaturen tot -35 °C.

U kunt zonnecollectoren zelf installeren zonder gebruik te maken van diensten van gespecialiseerde bedrijven. Dit werk vereist een helper, maar bespaart het gezinsbudget.

Het werkingsprincipe van de collector is dat hij zonnestraling opvangt, die in vacuümbuizen wordt omgezet in warmte. Vervolgens wordt deze overgedragen aan het warmtemedium, dat het naar de warmtewisselaartank brengt. Daarna stroomt het warmtemedium naar het verwarmingssysteem.

In meer detail hebben we de beste constructies voor zonneverwarming van het huis besproken in ons andere artikel.

Type #4 – biologisch schone brandstof

Een van de effectieve en betaalbare manieren om een buitenhuis te verwarmen is een ketel die werkt op biologisch schone brandstof.

Dit type alternatieve verwarming gebruikt productieafval – schillen van landbouwgewassen, houtsnippers, zaagsel en andere bijproducten van de houtverwerkende industrie.

Er bestaan veel ketels die op pellets werken. Het is mogelijk om het brandstoftoevoerproces te automatiseren, zodat alles zonder tussenkomst van de eigenaar verloopt.

Uit verschillende afvalstoffen worden dichte samengeperste korrels van kleine afmetingen gemaakt – pellets, die in ketels worden verbrand. In vergelijking met gewoon hout brandt deze brandstof langer en levert meer warmte op.

Ook worden er grote dichte briketten gemaakt van diverse soorten plantaardig afval. Deze geperste brandstof levert 2-4 keer meer thermische energie op. De calorische waarde bedraagt tot 5,0 kWh/kg.

Pellets zijn, in tegenstelling tot briketten, aanzienlijk kleiner van formaat. Ze worden gebruikt in geautomatiseerde verwarmingssystemen. Briketten zijn weliswaar efficiënter, maar hebben een groter formaat.

Voor een gasketel kunt u biogas gebruiken. Het is eenvoudig te verkrijgen door het rotten van organisch afval. Hiervoor moet u een voldoende grote tank bouwen, het afval erin plaatsen en een installatie voor het mengen ervan voorzien.

Onder invloed van lucht en bacteriën vindt het rottingsproces plaats en komt er gas vrij. Er moet een leiding worden geïnstalleerd voor het afvoeren van het gebruikte materiaal. Ook voor het opvangen van gas in speciale tanks, het reinigen en het verplaatsen naar het verwarmingssysteem, moeten geschikte hulpmiddelen worden gebruikt.

Een milieuvriendelijke verwarmingsmethode die gebruikmaakt van een alternatieve warmtebron – een waterstofketel.

De werking is gebaseerd op de reactie van waterstofmoleculen met zuurstof, waarbij een enorme hoeveelheid warmte vrijkomt. Dit type verwarming vereist naleving van de gebruiks- en veiligheidsvoorschriften.

Het werkingsprincipe van een waterstofketel is gebaseerd op de chemische splitsing van water in waterstof en zuurstof, waarbij veel warmte vrijkomt en geen schadelijke stoffen. Maar de veiligheidsvoorschriften moeten worden nageleefd.

Het grootste nadeel zijn de hoge kosten van fabrieksapparatuur. Een uitweg uit deze situatie is het zelf installeren van een waterstofverwarmingssysteem.

Voor de werking zijn een permanente aansluiting op elektriciteit en water, een waterstofbrander, een waterstofgenerator, katalysatoren en de ketel zelf nodig. De warmte die door de chemische reactie ontstaat, gaat naar de warmtewisselaar, en als afval blijft er gewoon water over.

Om meer te weten te komen over biobrandstof, raden wij u aan onze andere artikelen over dit onderwerp te lezen:

• Biogasinstallatie voor een eigen huis zelf maken: aanbevelingen voor de constructie en een voorbeeld van de inrichting van een zelfgemaakte installatie
• Hoe biogas uit mest te verkrijgen: technologie en opzet van een productie-installatie
• Waterstofverwarmingsketel: constructie, werkingsprincipe en selectiecriteria
• Hoe een waterstofgenerator voor thuis te bouwen met eigen handen: praktische tips voor fabricage en installatie

Hoe bespaart u op de invoering van “groene energie”?

Wanneer u de financiële kant van alternatieve verwarmingsvormen analyseert, komt u tot een ontmoedigende conclusie: er zijn aanzienlijke middelen nodig in de beginfase.

Pas na 3-7 jaar, afhankelijk van de gekozen verwarmingsmethode, wordt een aanzienlijke besparing zichtbaar dankzij het energieonafhankelijke systeem.

Het is voordelig en gemakkelijk om gecombineerde bronnen van alternatieve verwarming te gebruiken. U kunt de meest optimale combinatie voor uw huis kiezen.

U kunt besparen op het gebruik en de installatie van alternatieve warmteopwekkingssystemen. Veel thuisvaklieden gaan met groot enthousiasme aan de slag om zelf replica's te maken van fabrieksapparaten voor de omzetting van alternatieve energie.

Zo kunt u vrij eenvoudig en goedkoop een zonne-installatie uit een slang in elkaar zetten, die als extra warmtebron voor water dient.

Kleine windturbines worden succesvol thuis in elkaar gezet met gebruikte materialen. Ook goed geïnformeerde boeren op het platteland bouwen installaties om biologisch afval van plantaardige en dierlijke oorsprong om te zetten in biogas.

Zelfgemaakte windgeneratoren zijn goed functionerend. Maar voor de montage moet u vooraf berekeningen maken, verbruiksmaterialen aanschaffen en uw tijd besteden.

Later wordt het gebruikt voor de behoeften van het huishouden. Afhankelijk van de grootte van de vergistingstank en de oppervlakte van de woning, is het mogelijk het huishouden volledig van biogas te voorzien voor alle behoeften.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video over het combineren van alternatieve bronnen voor het opwekken van elektriciteit in een klein buitenhuis:

Een filmpje over het zelf maken van een windgenerator helpt u gemakkelijk de principes van het apparaat te begrijpen:

Een korte video over het gebruik van een warmtepomp:

Een videofilmpje over het verkrijgen van biogas:

Het is heel goed mogelijk om af te zien van traditionele verwarmingsbronnen. Daarvoor moet u zorgvuldig een alternatief kiezen of meerdere combineren, op basis van de kenmerken van de omgeving, de oppervlakte van uw buitenhuis en het omliggende terrein.

Zonne-energie, aardwarmte, windkracht, en het recyclen van huishoudelijk afval van plantaardige en dierlijke oorsprong kunnen een waardige vervanging zijn voor gas, kolen, hout en betaalde elektriciteit.

Gebruikt u een van de alternatieve energiebronnen voor huishoudelijke doeleinden? Deel dan hoeveel de montage van de installatie u heeft gekost en hoe snel deze zich terugverdiende.

Of heeft misschien iemand van uw kennissen zijn buitenhuis ingericht met hernieuwbare bronnen? Door een systeem van zonnepanelen of een warmtepomp te gebruiken als onafhankelijke bron voor warmte, warm water en elektriciteit?

Vertel over deze ervaring in de reacties onder het artikel – een duidelijk voorbeeld zal nuttig zijn voor huiseigenaren die nog twijfelen aan de realiteit van alternatieve energie.