Energetická soběstačnost

 

Zde bych se rád zaměřil na alternativní zdroje energie a na to, jak se stát energeticky soběstačným .

V základu bych energie rozdělil na tepelnou, tedy energii potřebnou k vytápění baráku, či energii pro ohřev TUV (teplé užitkové vody).

A na elektrickou energii.

Energie potřebná k vytápění baráku, je závislá hned na několika faktorech a tím jsou:

Těsnost baráku, jeho izolace a akumulační schopnost.

Osobně jsem pro vytápění zvolil tzv. Raketová kamna o kterých si můžete přečíst více zde Raketová kamna

Hodně práce ve vytápění baráku nám také může odvézt skleník či zimní zahrada k baráku připojená.

 

Skleník (zimní zahrada)

 

Zde je třeba dbát na dobrou těsnost, izolaci, světovou orientaci či sklon.

Teplo jak je nám známo stoupá vzhůru a působí tak přetlak. Máme li pak celí prostor dobře utěsněn, teplo se nám protlačuje od stropu k zemi a dále pak do prostor, kam ho vpustíme.

Přistavíme li k baráku skleník situovaný na jižní stranu, může nám v době slunečního svitu dosti pomoci s vytápěním.

Účinnost prostupu slunečních paprsků skli, nám určuje jejich úhel dopadu na sklo. Tedy čím více kolmo dopadají na sklo, tím méně se od něj odrážejí a tím více tepla získáme.

Je tedy efektivnější stěny skleníku natočít více ke sluníčku.

V zimním období nám jde sluníčko po obloze níže, než li v období letním a to je faktor, který je dobré také zohlednit.

Správnými sklony můžeme pak docílit větší účinnosti přes zimu, kdy je dobré získat co největší prostup paprsků a přes léto kdy de sluníčko výše, se nám část paprsků může odrážet, tím snižovat účinnost a nepřetápět skleník.

Další výhodou pak je,  že můžeme do skleníku pouštět přebytky tepla a zároveň tak prodloužit pěstební sezónu. Navíc nám květiny v něm mohou krásně provonět celý barák.

U skleníků mnohdy bývá problém s vlhkostí, která nám může tvořit plísně a však přistavíme li jej ke stěně baráku, kterou tvoří hliněné omítky, můžeme se tomuto problému vyhnout. Hliněné omítky mají skvělou vlastnost vlhkost redukovat a to pod tou mírou, kdy mohou plísně vůbec vznikat.

Samozřejmě že je dobré volit i jeho dobré odvětrání.

 

Rekuperace tepla

Tzv. rekuperační jednotka, je skvělým doplňkem nízkoenergetických staveb.

V podstatě se jedná o výměník v kterém dochází k výměně teplot mezi vzduchem odváděným z baráku ven a vzduchem do baráku přiváděným a to až z 93 % účinností.

Tedy znehodnocený vzduch např. se záchodu, koupelny, digestoře, nám ohřívá vzduch proudící do baráku. V praxi to pak znamená, že nemusíme vůbec větrat a přesto máme stále přísun čerstvého vzduchu do baráku.

Rekuperační jednotka nám může tedy velice zásadně pomoci uspořit náklady na vytápění a zároveň udělat prostředí zdravější a příjemnější na dýchání.

Součástí rekuperace jsou totiž i filtry zachycující prach a drobné částice nečistot, které z prostoru odfiltrují.

 

 

Pro ohřev TUV (teplé užitkové vody) se dá využít hned několik variant. Přes sezónu jsou vhodné solární panely, které využívají k ohřevu sluneční energii.

Těchto panelů máme dnes na trhu celou škálu a některé z nich vynikají dobrou účinností i při zatažené obloze. U tohoto systému je však třeba zajistit cirkulaci vody, tedy použít čerpadlo pro nucený oběh a tím je nutno do systému zapojit i energii elektrickou.

Navíc tato metoda nemá v zimě až tak velký efekt, nesvítí li nám sluníčko a je třeba využít duálního okruhu s výměníkem, abychom mohly do okruhu, který protéká solárními  panely dát nemrznoucí kapalinu a oddělit jí tak od vody kterou se například sprchujeme.

Proto jsem se tuto metodu rozhodl využít pouze z části a to přes sezonu kdy je slunce dostatek a není třeba řešit zamrzání, tedy i sekundární okruh.

V zimním období bych pro ohřev TUV ( ale dá se použít i pro vytápění) rád použil 

 

Biomilíř. (Jean Painova metoda)

Jedná se v podstatě o něco jako kompost, kdy tlení biomateriálu jako např. Dřevoštěpka, sláma, listí, hnůj, nám vytvářejí teplo o teplotě 40-80 C, které následně zachytáváme pomocí trubky v biomilíři stočenou. Jeho účinnost je závislá na provedení, tedy jak a z čeho je biomilíř postaven.

Záleží zde na poměrech biomateriálu který použijeme, na rozměrech, izolaci, množství vody v biomilíři obsažené, ale i na délce, rozloze, průměru a uložení trubky, kterou protéká ohřívaná voda.

Jeden cyklus biomilíře je 12-18 měsíců, podle jeho provedení.

Po této době je nutno biomilíř obnovit tím, že vyjmeme veškerou organickou náplň, ze které se zatím stal parádní kompost na záhony a je třeba jej nahradit náplní novou.

U této metody (je li používána pro ohřev TUV) je výhodou to, že lze využít samospád či tlak vody a není třeba použít oběhové čerpadlo a s tím i spojenou elektrickou energii.

Výkony biomilíře, se nedají přesně určit a to z důvodů mnoha proměnných.

Jiný bude při začátku tlení biologického materiálu, jiný v jeho průběhu a jiný na konci.

Proces tlení (které vytváří dané teplo) se také snižuje ochlazováním biomilíře vlivem protékající studené vody.

Výkon (proces tlení) je také závislí na obsahu vody v biomilíři, která celí proces spouští a podporuje.

 

 

Energie elektrická.

V dnešní době je způsobů jak být nezávislí na přípojce el. Energie hned několik a říká se jim tzv. Ostrovní systémy.

Toto téma by vydalo na několik stránek a asi i knihu 🙂 budu se tedy snažit být stručný, po případě budu časem doplňovat články či videa brouzdající hlouběji do této problematiky.

Na začátku je třeba si ujasnit na co vše budu el.energii využívat a podle toho si spočítat odběr a dále  tak celí systém dimenzovat.

Dají se postavit různé systémy, ovšem budeme li dnes chtít využít například dotací jako jsou zelená úsporám, ve finále se o úsporách nebude dát moc hovořit.

Na takový systém je třeba si vzít certifikovanou firmu, která vám vše spočítá, namontuje a zprovozní. Ovšem takový systém má taky jen určitou životnost a sečteme li si pak pořizovací náklady a dobu životnosti, dojdeme k tomu, že kdybychom si po celou dobu platili energii ze sítě, tak budeme finančně na tom samém, s tím že likvidace panelů a baterií nejsou také moc v souladu s myšlenkou nezatěžovat životní prostředí.

To samo o sobě něco vypovídá o nastavení systému, dotací atd. Kdy mě osobně to mnoho smyslu nedává a proto se snažím tento (pro mě ne moc funkční systém) hackovat a hledat varianty funkčnější.

Tedy vám zde povím více o systému který jsem zvolil já.        

Jak jsem již výše zmínil, je třeba si nejdříve ujasnit, na co vše budu el. Energii využívat a podle toho dimenzovat celý systém.

Jestli že budeme chtít výrazně ušetřit, je třeba předem zapomenout na spotřebiče typu el.varná deska,rychlovarná konvice, el. Trouba či ohřev teplé vody pouze elektrickou energií.

Tedy el. Varnou desku nahradit varnou deskou plynovou na PB, troubu řešit spíše na plyn či tuhá paliva, či se naučit používat např. remosku, která nemá tak velký el. Odběr jako trouba.

El. Ohřev vody pak používat pouze jako uložiště přebytku el. Energie v době, kdy máme nabyté baterie a el. Energii jinak nespotřebováváme.

Budu tedy dále psát o tzv. ostrovním systému, tedy o systému který není napojen na žádné sítě a je tak absolutně soběstačný.

Osobně na náš baráček potřebuji el. Energii k napájení osvětlení, nabíjení počítače, telefonu atd. pro napájení větráků rekuperace, lednice a běžných kuchyňských spotřebičů jako třeba mixér.

Můžeme volit mezi systémem 12 V (voltů)  24 V 48 V i více.

Co to znamená ?  Můžeme si tyto systémy představit třeba jako řeku a Volty nahradit metry.

Budeme li mít 24 metrů širokou řeku, proteče jí při stejném proudu dvakrát více vody (energie) než li u řeky 12ti metrové. To znamená že budu li potřebovat např. 20 tisíc litrů vody za vteřinu (množství energie v energetice měřené ve watech (značeno jako W)) u 12 V systému by musel být dvakrát větší proud řeky (v energetice také jako proud, značený jako A Ampér), aby za stejný časový interval dopravil stejné množství vody (energie).

Z toho tedy vyplívá, že pro větší odběry energie (větší průtok řeky), je vhodnější volit více voltový systém (širší koryto řeky). Tím i přímo úměrně vzrůstají pořizovací náklady např. na baterie (bagrování koryta řeky)

Tím že jsem eliminoval víše zmíněné velké odběry (el.trouba, el bojler atd.), mě tedy stačí systém pouze 12 V.

Jeho výhodou je, že dnes na 12 V funguje většina diodového osvětlení, které je velice úsporné.

Mohu tedy požít přímo dané napětí a nemusím nic převádět.

Každý převod energie má totiž své ztráty, které je dobré v rámci úspor eliminovat.

 

 

Převodníky napětí (střídače)

Tím se tedy dostávám k převodníkům (tzv. střídačům), které nám jsou schopny převádět 12,24,48V na zásuvkové napětí 231 V (dříve 220V).

Zde je opět třeba zvolit jeho výkon, v závislosti na tom, co jím budu vše napájet.

Cena se dosti liší podle výkonu, ale třeba i podle výstupní charakteristiky.

V praxi to znamená, že budu li z převodníku (střídače) napájet například citlivou elektroniku, je třeba volit kvalitnější střídač s tzv. čistou sínusovou výstupní charakteristikou, který je cenově o dražší.

Budeme li však potřebovat napájet spíše spotřebiče jako např. mixér, větrák, lednice, postačí i levnější střídač používaný dnes např. v autech a karavanech.

Je zde třeba ale také počítat s nižší účinností a tím i větších ztrátách energie při převodech.

Navíc levné převodníky spotřebovávají hodně energie i v případě, že zrovna žádnou neodebíráte, tedy doporučuji si spíše připlatit, za převodník kvalitnější.

 

Baterie

Veškeré spotřebiče jsou u ostrovních systémů napájené z baterií. Dnes jich je na trhu celá škála a stále nové se vyvíjejí.

Předem bych rád upozornil, že na ostrovní systém nejsou vhodné např. autobaterie, které nejsou konstruované na cyklické vybíjení a nabíjení.

Pro tento účel se požívají tzv. trakční baterie, jenž jsou k tomuto účelu vyráběny.

Cena baterií se odvíjí:

 

A)

 od jejich napětí (tedy 12,24,48V) kde můžeme články zapojovat tzv. do série (za sebou)

Zapojíme li do série dvě 12V baterie, dostaneme 24V systém. Z toho vyplývá, že 24 V pořídíme za dvojnásobek ceny 12V baterie.

Velice důležité je, aby baterie byly stejné (tedy jak napěťově, tak kapacitně) a nelišili se ani stářím. Tím že bychom zapojili do série novou baterii ke starší, akorát novou baterii znehodnotíme.

 

 

B)

Od kapacity baterie, tedy její schopnosti jaké množství energie je schopna pojmout.

 

C)

Od technologie, kterých je dnes na trhu několik. Liší se především životností, tedy i počtem cyklů nabití a vybití. Každá technologie je jinak náročná na jejich údržbu a dobíjení.

 

 

Osobně jsem zatím volil baterie olověné, elektrolitické, které se dají tzv. revitalizovat

Revitalizované baterie se dají pořídit i za méně jak polovinu ceny baterie nové.

 

Baterie je třeba dobíjet a tím se dostáváme k samotné výrobě el. Energie.

 

Vyrábět el. Energii se dá hned několika způsoby.

 

Agregát

Jako základ je dobré mít benzínovou či naftovou dobíjecí stanici, která nám může vždy dobře posloužit ve chvíli, kdy nemáme jiné zdroje energie.

Osobně jsem si tuto dobíječku postavil z koupeného, čtyřtaktního, benzínového motoru a 180 A (ampér) silného alternátoru z auta.

Sehnat dnes alternátor je v celku levná záležitost, kdy výhodou je, že jeho součástí již je tzv. regulátor dobíjení. Tím se dá dosti ušetřit oproti běžným systémům. Použít se dá ovšem jen na 12V systém, popřípadě použijeme li alternátor z nákladního auta na systém 24V.

Je zde ovšem třeba spalovat fosilní paliva, což není ani ekologické, ani ekonomické.

 

Fotovoltaické panely

 

Tento zdroj výroby el. Energie je dnes u ostrovních systémů nejrozšířenější. Využívá energie slunečního záření (tzv fotonů)

Základní druhy těchto panelů se dělí na :

 

Monokrystalickéstalické, které mají větší výkon a účinnost při přímém sluníčku a rozměrově jsou menší

 

 polikrystalické , které nemají tak velký zisk, zato jsou schopny vyrábět slušné množství energie i při zatažené obloze

Amorfní panely.

V porovnání s předchozími typy panelů vyžaduje instlace stejného výkonu 2,5x větší povrch. Základním principem amorfních panelů je napařování tenké vrstvy křemíku, ta je v tenké vrstvě nanášena na sklo nebo folii. Celoroční výroba je o 10% vyšší! Tyto panely patří k nejlevnějším a výhodné jsou především tam,  kde není třeba orientace na jih.

 

Hybridní panely

Jsou kombinací více druhů.

 

Zisky el. Energie jsou závislé na množství dopadu fotonů a tedy na správnou orientaci panelů ke sluníčku.

Největšího zisku tedy dosáhneme, budou li paneli kolmo ke sluníčku. Ideálně tedy udělat panely stavitelné a v zimním období je přizvedávat a v letním, kdy jde sluníčko výše, zase pokládat či namontovat paneli na konstrukci, kterou lze natáčet za sluníčkem.

K fotovoltaickým panelům je nutné pořídit regulátor dobíjení, který řídí průběh dobíjení baterií.

 

Větrná elektrárna

Zde bych se rád zmínil o tzv. VAWT systému (Vertical Axis Wind Turbine), tedy vertikální ose větrné elektrárny.

Tento systém vyniká oproti klasickým vrtulovým větrným elektrárnám hned v několika směrech.

Začíná vyrábět el. Energii i při velmi slabém větru a to kolem 3m/s

Je konstruována tak, aby pojmula jen určité množství větru a tím není možné aby ji vichřice přefoukla a poškodila.

Není potřeba, aby se natáčela po směru větru.

Tipů těchto větrných elektráren je několik a stále nové se vyvíjejí.

Samotný generátor je konstruován na bázi silných neodimových magnetů v rotoru, obíhajících kolem cívek ve statoru a tím vzniká střídavé elektrické napětí ve více fázích, které je třeba po sléze usměrnit.

K takovému zařízení je tedy nutno použít usměrňovač kombinovaný s regulátorem dobíjení baterií.

V našich podmínkách je použití této elektrárny ideální způsob, jak kompenzovat nedostatek slunečního svitu přes zimní období, tedy v kombinaci s fotovoltaickými panely.

Pro manuálně zručného člověka, není problém si tento systém zkonstruovat celý, popřípadě jen lopatky a generátor koupit.

Zde najdete odkazy na některá videa, kde je konstrukce popsána podrobněji.

https://www.youtube.com/results?search_query=how+to+make+VAWT

 

 

 

Vodní elektrárny

 

V podstatě se dá využít podobného systému jako u elektrárny větrné, kdy nám lopatky generátoru na místo větru, pohání proud vody.

Její výhodou je určitě stálá dodávka el. Energie v závislosti na proudu (přítoku) vody. Tedy je ideální tuto variantu volit, máte li v blízkém okolí řeku či potok.

Zajímavou inspiraci můžete najít třeba zde