Energía alternativa para el hogar: revisión de fuentes de energía no convencionales
“La energía verde” atrae con perspectivas verdaderamente cósmicas. Del medio ambiente se puede obtener energía inagotable de forma completamente gratuita para el mantenimiento de comunicaciones autónomas. Además, su recurso se repone diariamente sin intervención humana.
Sin embargo, para utilizar correctamente los verdaderos regalos de la naturaleza, es necesario saber cómo funcionan y dónde se aplican. ¿Está de acuerdo?
Todo sobre cómo se utiliza la energía alternativa para el hogar lo aprenderá en el artículo que presentamos. Una vez que se familiarice con la información que le ofrecemos, podrá elegir la opción más adecuada para obtener calor o electricidad.
Hemos descrito detalladamente las instalaciones que transforman la energía del sol, viento, agua y tierra. De manera breve y muy sencilla, expusimos el principio de su funcionamiento. La información proporcionada le ayudará a comparar los métodos y fuentes de obtención de energía.
Contenido del artículo:
Tipos de fuentes de energía alternativas
Adquirir modelos industriales de dispositivos modernos para extraer energía térmica o eléctrica del medio ambiente no es tan complicado.
Entre las opciones más populares de este equipo se incluyen:
- paneles solares;
- colectores solares;
- aerogeneradores;
- bombas de calor;
- generadores de biogás.
La ciencia no se detiene, surgen constantemente nuevos modelos de dispositivos para obtener energía alternativa. Es importante no solo elegir la opción adecuada, sino también instalarla correctamente. Con frecuencia, no es posible arreglárselas con un solo equipo. Se puede combinar el uso de diferentes recursos.
Por ejemplo, el panel solar proporciona más electricidad en verano, y el aerogenerador – en invierno. La combinación de estos dos dispositivos permite garantizar una cantidad suficiente de electricidad autónoma durante todo el año. Del mismo modo, se pueden combinar también otros dispositivos.
#1: Uso de paneles solares
Estos elementos se están volviendo cada vez más populares y variados. Se venden tanto en kits completos como en células fotovoltaicas individuales. Con estas últimas trabajan con gusto los aficionados al bricolaje que prefieren hacerlo todo ellos mismos – es una tarea relativamente sencilla.
Para fabricar un panel solar con parámetros individuales, debe adquirir la cantidad necesaria de fotoceldas listas y soldarlas en un circuito común.
Existen células fotovoltaicas monocristalinas y policristalinas. Las primeras son más productivas y duraderas, pero solo son eficaces si reciben un flujo de energía estable. Los policristalinos tienen un rendimiento menor y una vida útil más corta, pero pueden funcionar de manera bastante eficaz incluso en condiciones de alta nubosidad.
Las células fotovoltaicas se colocan bajo una capa de material transparente resistente para que puedan absorber energía y al mismo tiempo permanezcan en la posición adecuada. La carcasa con superficie exterior transparente se asemeja a un marco metálico. Se utiliza para fijar los paneles.
A veces, en lugar de una carcasa metálica se utiliza una estructura de madera. Es una opción menos duradera, pero totalmente aceptable.
La estructura con paneles solares resulta bastante voluminosa, por lo que normalmente se coloca directamente en el tejado de la casa. La caja se monta sobre un soporte de manera que el panel con células fotovoltaicas pueda girarse, lo que permitirá seguir el movimiento del sol y captar más rayos ultravioleta según la época del año.
Cuando se producen precipitaciones abundantes, el panel se coloca en posición vertical para evitar daños y reducir la posible contaminación. La instalación de los paneles – es solo la primera etapa de la implementación de un sistema de este tipo.
Para su funcionamiento completo, será necesario conectar las células fotovoltaicas a través de un cargador al sistema inversor solar.
Para acumular la energía eléctrica obtenida, se necesitarán baterías para paneles solares, por ejemplo, SUNLIGHT PzS. Estos elementos se pueden instalar bajo tierra, a una profundidad bastante considerable – hasta tres metros.
La correcta selección del inversor para paneles solares y del controlador de baterías – es un punto importante para garantizar la máxima eficiencia de todo el sistema. Cuanto mejor estén seleccionados todos los componentes y cuanto más precisos sean los cálculos especializados, menores serán las pérdidas de energía eléctrica.
Un tipo interesante de paneles solares – la variante flexible de película, cuya capa activa está aplicada sobre una película polimérica. Se instalan en los vidrios de las ventanas de edificios altos, por supuesto, en el lado más soleado.
El rendimiento de estos elementos es un poco menor que el de la variante tradicional – solo un 7%. Pero la comodidad de su uso y el ahorro de espacio compensan esta desventaja.
Se ve moderno e inusual el dispositivo llamado Betaray. Es una esfera de vidrio bastante grande que, como una lente, recoge los rayos solares y los dirige hacia un panel con fotocélulas. La instalación puede girar en modo automático para obtener el máximo de rayos solares.
Como resultado, se puede prescindir de una menor cantidad de fotocélulas y hacer que el flujo de rayos solares sea más estable. Por la noche, Betaray es capaz de absorber la luz lunar y estelar. Es poca, pero suficiente para proporcionar una iluminación exterior completa. En general, este dispositivo tiene un rendimiento impresionante para paneles solares – 35%.
Consejos útiles sobre la selección, instalación y operación de paneles solares se presentan aquí:
#2: Aplicación de colectores solares
Es una variación más moderna y productiva de la ducha de verano. Incluso en la casa de campo más modesta, hay un barril de agua que se calienta durante el día hasta un nivel bastante decente.
Si se instala en el techo un sistema de tubos estrechos por los que circula agua, se puede obtener una cantidad notable de calor, proporcionando completamente a la casa agua caliente sanitaria e incluso una calefacción bastante digna.
El funcionamiento de esta fuente de energía alternativa se basa en la capacidad del agua y el aire de circular al calentarse. El tanque del intercambiador de calor se instala a un nivel más alto que las tuberías del colector. El agua caliente sube y entra en la parte superior del serpentín del intercambiador de calor.
Al enfriarse en contacto con el agua de la red, el fluido caloportador del colector solar desciende y vuelve a desplazarse hacia los tubos que calienta el sol.
La circulación natural del agua que se calienta y enfría permite prescindir de bombas especiales u otros equipos eléctricos.
Se puede hacer la versión más simple de dicho sistema con materiales accesibles: tubos de diferentes diámetros, una lámina metálica como base. El soporte al que se fija la base se puede hacer con perfil angular u otros elementos metálicos.
Por lo general, la parte del sistema que se encuentra en el exterior se pinta de negro para aumentar su capacidad de absorción de calor. La base con los tubos se fija de manera que se pueda modificar el ángulo de inclinación.
Queda por instalar un tanque intercambiador de calor, colocar un serpentín en su interior y conectar los elementos del sistema entre sí y con el sistema de suministro de agua y/o calefacción.
La tecnología detallada para fabricar un colector solar de calefacción se describe en este artículo.
Por supuesto, los colectores solares modernos de producción industrial son más complejos y funcionan de manera más eficiente. En algunos dispositivos se utiliza freón como refrigerante, lo que permite obtener energía térmica incluso durante el frío.
Las unidades industriales pueden estar equipadas con tubos de vacío, un bloque con fotoceldas, sensores de temperatura, sistema de control automático, etc. El costo de dicho colector puede ser muy considerable.
#3: Aprovechamiento de la energía eólica
Los aerogeneradores – dispositivos conocidos desde hace mucho tiempo y bastante populares entre los aficionados a la energía limpia. Es un dispositivo bastante voluminoso, especialmente si las aspas del aerogenerador giran en un plano horizontal. Por eso, las versiones con aspas verticales son más populares.
El aerogenerador se coloca en un soporte alto y resistente. El movimiento de las aspas se transmite al generador, la energía obtenida se acumula en una batería. Luego, la electricidad se transfiere al sistema eléctrico interno de la casa o se utiliza de otra manera.
Un aerogenerador casero puede cubrir las necesidades eléctricas de una pequeña parcela de campo:
Los modelos industriales de aerogeneradores modernos suelen estar equipados con un cómodo panel de control electrónico.
Los dispositivos caseros se diseñan según esquemas y planos bastante simples. En internet se pueden encontrar muchas opciones de diversos tipos y variedades. Es necesario elegir un lugar conveniente para ubicar dicha estructura, donde sople un viento fuerte y la unidad no moleste a nadie. Cuanto más alto estén instaladas las aspas, mejor.
No hace mucho, la empresa Uprise presentó un desarrollo original: una turbina eólica montada en una plataforma móvil. Si se desea, el dispositivo se puede ensamblar, dándole dimensiones compactas, y luego transportarlo mediante un vehículo todoterreno convencional e instalarlo en otro lugar.
La potencia de la turbina eólica móvil Uprise es de 50 kW. Según las estimaciones de especialistas en energías alternativas, esto es suficiente para suministrar electricidad a una casa particular no muy grande, e incluso compartir el excedente de electricidad con los vecinos.
Una opción aún más original para convertir la energía eólica en kilovatios es la aeronave Makani Power.
Se trata de una variación altamente científica de una cometa, en la que se instalan pequeñas turbinas eólicas. La idea es llevar el generador a las capas superiores de la atmósfera, donde la velocidad del flujo de aire es significativamente mayor que en tierra. La energía desciende a través de un cable, que también cumple la función de cuerda que sujeta la 'cometa'.
Una interesante reseña de la reparación de un aerogenerador SF-600-5 (China) permite hacerse una idea de los posibles problemas con equipos de clase económica:
Ideas interesantes para la fabricación casera de un molino de viento se describen en el artículo – Cómo construir un aerogenerador casero: diseño, principio de funcionamiento y los mejores proyectos de bricolaje
#4: Calefacción mediante bombas de calor
Estos dispositivos han ocupado desde hace tiempo un lugar destacado en la familia de aparatos para obtener energía limpia. La bomba de calor funciona aproximadamente igual que un refrigerador o un aire acondicionado, pero al revés.
Los aparatos de este tipo se utilizan principalmente para calentar la vivienda y también para calentar agua. Aunque existen modelos que en verano cumplen con éxito las funciones de un aire acondicionado.
Como fuente de calor, estos sistemas utilizan la energía del aire, el calor del suelo y del agua. La energía está en todas partes, pero en estos recursos tiene un bajo potencial. El circuito exterior de la bomba de calor recoge estas pequeñas partículas dispersas de energía térmica y las transfiere al sistema.
Para transformar la energía en un estado de alto potencial se utiliza un refrigerante, generalmente freón. Este absorbe la energía obtenida, se calienta y pasa al compresor. Aquí el refrigerante se comprime y, a través del evaporador, pasa al intercambiador de calor del circuito interior de calefacción.
El fluido caloportador absorbe la energía térmica concentrada, mientras que el freón pasa por el evaporador y vuelve al estado líquido. Ahora recibe energía de bajo potencial, se calienta, etc.
Dependiendo de la fuente de energía térmica y del tipo de fluido caloportador, se elige también el tipo de bomba de calor: “tierra-agua”, “agua-agua”, “aire-agua”, “aire-aire”, etc. Con este dispositivo se puede implementar no solo la calefacción tradicional por agua, sino también por aire.
Muchos aficionados han logrado fabricar este tipo de equipo por sí mismos; algunas variantes interesantes se describen en los siguientes artículos:
- Cómo hacer una bomba de calor casera a partir de un refrigerador viejo: planos, instrucciones y consejos de montaje
- Bomba de calor geotérmica casera para calefacción del hogar: estructura, diseño, montaje autónomo
Extraer calor del suelo – no es una tarea sencilla, ya que se necesitará un terreno amplio y extensos movimientos de tierra. Los tubos del circuito exterior se colocan en zanjas y se cubren con tierra. Es evidente que el uso posterior de este terreno será limitado.
Pero de esta manera se puede garantizar una temperatura estable del refrigerante en el circuito exterior, y esto es una condición importante para el funcionamiento exitoso de la bomba de calor. Es muy conveniente si cerca de la casa hay un estanque, el circuito exterior se puede sumergir en agua sin mayores problemas. Como alternativa al estanque, se utiliza un pozo de agua.
Para extraer calor del aire no se utilizan tuberías con refrigerante líquido, sino potentes ventiladores que impulsan el aire hacia el intercambiador de calor. La temperatura del aire exterior no es tan constante como en las opciones con agua o tierra, pero elegir la ubicación del equipo y realizar la instalación es mucho más sencillo.
Desafortunadamente, estos dispositivos son poco eficaces en las regiones del norte, ya que la calefacción no es posible a partir de -20 grados de temperatura exterior. El problema se resuelve combinando dos sistemas de calefacción diferentes.
#4: Biogás en el funcionamiento de las comunicaciones
Los residuos – otro recurso interesante para obtener energía térmica. Al procesar los desechos con bacterias anaeróbicas se liberan sustancias como metano, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y algunas impurezas.
A esta mezcla de gases se le llama biogás, y también se la puede considerar como una fuente de energía alternativa moderna.
Por supuesto, esta sustancia combustible no se obtiene del contenido de las alcantarillas. Para ello se utilizan residuos orgánicos de origen animal o vegetal. Se colocan en un recipiente especial, muy resistente y necesariamente hermético. Allí mismo se cargan los cultivos bacterianos.
Dentro del dispositivo se instala un sinfín para mezclar la masa biológica. Esto aumentará la velocidad de reacción y hará que el funcionamiento del generador sea más eficiente.
La masa destinada al procesamiento se diluye con agua, que debe calentarse hasta aproximadamente 40°C. En verano se debe añadir más agua, pero en invierno la humedad de la biomasa puede alcanzar alrededor del 90%.
Para mantener una temperatura confortable para la actividad de los microorganismos, el depósito del biogenerador se cubre con materiales aislantes térmicos. Todos los materiales de origen se cargan a través de la boca, que luego se cierra herméticamente. El biogás se acumula en la parte superior del dispositivo y se extrae de él a través de un conducto especial.
Los residuos procesados se descargan a través de un conducto separado; constituyen un fertilizante valioso que se puede utilizar en el terreno. Un aspecto importante al crear su propio biogenerador es la seguridad. Dado que el gas se acumula constantemente en el depósito, la presión aumenta continuamente.
El proceso de creación de un biogenerador a partir de un barril metálico se describe en este video:
Si no se controla este proceso, el dispositivo podría explotar. Se considera más seguro colocar el biogenerador bajo tierra en lugar de en la superficie. Se debe garantizar la extracción constante del gas producido del depósito para normalizar la presión.
También se debe manipular con cuidado la mezcla de gases. Esta sustancia inflamable tiene un olor fuerte y desagradable, y su inhalación puede ser peligrosa para la salud de las personas.
Además de las fuentes de energía gratuita descritas anteriormente, existen otras soluciones de ingeniería interesantes con muchas perspectivas prácticas:
Propósito y aplicación del generador termoeléctrico
Los dispositivos de este tipo se conocen desde mediados del siglo pasado. Permiten convertir la energía térmica en eléctrica. La versión moderna del termogenerador de producción industrial está diseñada para instalarse en calderas de gas o estufas de leña de combustión prolongada con una potencia de al menos 200 W.
Una de las variantes más conocidas y demandadas del termogenerador para uso doméstico funciona en tándem con una lámpara de queroseno:
Este dispositivo permite obtener alrededor de 150 kWh de electricidad al mes en invierno, cuando los aparatos de calefacción funcionan de forma continua.
Se puede considerar como una opción adicional en combinación con paneles solares o como una forma de compensar los frecuentes cortes de energía.
También existen modelos portátiles de termogeneradores que pueden aprovechar la energía térmica de una fogata común. Se pueden usar durante la construcción en lugares sin electricidad como alternativa a un generador que funciona con combustible licuado.
Conclusiones y video útil sobre el tema
El video presentará las opciones más populares de instalaciones que funcionan con fuentes de energía alternativas:
El único inconveniente significativo de las formas alternativas de obtener energía es el alto costo del equipo y la instalación. Los desarrollos de alta tecnología son eficientes, convenientes y costosos. Sin embargo, las inversiones se amortizarán con el tiempo. Y para los aficionados al bricolaje, siempre quedan opciones para la fabricación propia.
Cuéntenos qué opina sobre el uso de energía alternativa para el hogar. Comparta su opinión, participe en debates y haga preguntas. Puede dejar comentarios en el formulario que se encuentra a continuación.
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Hasta hace poco parecía que los recursos convencionales eran baratos y que durarían mucho tiempo. Pero el constante aumento de los precios impulsó el desarrollo de fuentes de energía alternativas, y ahora ya no sorprende a nadie ver paneles solares en el terreno o en el tejado de una casa. Ahora este proceso ya no se puede detener, y además del ahorro habitual, la energía alternativa ayuda a mejorar la situación ecológica del planeta.
Ya hace tiempo que disfruto de los dones de la naturaleza. Hoy en día, tener un panel solar en el garaje no sorprende a nadie. Los he comprado ya hechos varias veces, pero nunca he intentado hacer uno yo mismo. Es una buena idea, y más aún, según la información, no es tan difícil de realizar. Hace tiempo que planeo instalarlo en el tejado de casa. Experimentar para ver qué sale. Después de todo, estoy a favor de preservar el buen estado del medio ambiente.