Artykuły

Budując domy i budynki wielorodzinne coraz częściej nie tylko stawiamy na energooszczędność, ale także pozyskujemy ciepło i energię elektryczną z ekologicznych, czyli odnawialnych źródeł.

Odnawialne źródła energii to tzw. OZE. Ich nazwa wiąże się z tym, że zasoby energii wciąż się odnawiają, czy też innymi słowy - nigdy nie wyczerpują. Do tego typu źródeł energii należy energia wiatru, promieniowania słonecznego i energia geotermalna oraz ta pozyskiwana z biomasy i biogazu. OZE to również m.in. elektrownie wodne, wykorzystujące siłę spadku wody czy fal, trudno byłoby je jednak wykorzystać w budownictwie mieszkaniowym.

Energia słoneczna

Wykorzystujemy ją w dwojaki sposób: montujemy baterie słoneczne, czyli ogniwa fotowoltaiczne, które wytwarzają napięcie elektryczne oraz kolektory (popularnie zwane solarami), które produkują ciepło. Kolektory wykorzystywane są głównie do podgrzania wody użytkowej lub w przydomowym basenie, rzadziej do ogrzewania domów.

Nasłonecznienie w Polsce jest nieco inne niż np. w krajach śródziemnomorskich. Stąd kolektory słoneczne najczęściej łączy się z innym, konwencjonalnym źródłem ciepła.

W systemach grzewczych stosowane są tzw. kolektory cieczowe – płaskie i rurowe próżniowe, powietrzne.

Ogniwa fotowoltaiczne przetwarzają zaś bezpośrednio światło słoneczne w energię elektryczną. W fotoogniwie, które zawiera krzem, w wyniku naświetlania promieniami słonecznym powstaje różnica potencjałów, czyli napięcie. W pojedynczym ogniwie napięcie nieznacznie przekracza 0,5 V, a moc 2 W. Dlatego ogniwa łączy się szeregowo lub równolegle w moduły fotowoltaiczne o powierzchni od 0,3 do 1 m² i mocy od 30 do 120 W.

Energia pochodząca z ziemi

Drugim ekologicznym źródłem energii są pompy ciepła. Ich działanie polega na przekształceniu energii z gruntu, wody lub powietrza (w zależności od rodzaju pompy) na tę, którą można wykorzystać do ogrzania lub schłodzenia powietrza i wody w domu.

Najpopularniejsze pompy ciepła to te, które wykorzystują energię czerpią z powietrza lub wód gruntowych (czyli tzw. dolnego źródła ciepła). Te pierwsze montuje się nad ziemią, co nie wymaga wykonywania odwiertów ani kopania dołów. Można je podłączyć do istniejących układów cieplnych, zaś one same są w stanie czerpać energię, nawet gdy temperatura powietrza wynosi minus 20 stopni. Pompa ciepła na wodę gruntową montowana jest zaś głęboko pod ziemią. Może ona zarówno chłodzić, jak i ogrzewać dom. Pompy ciepła nie zajmują wiele miejsca, a więc można je nawet montować nawet na małych działkach.

Pompa ciepła składa się z dwóch wymienników ciepła – parownika i skraplacza, a także sprężarki i zaworu rozprężnego. Jak działa?

Ciepło odebrane z dolnego źródła ciepła trafia do parownika. Tu jest odbierane przez doprowadzony z drugiej strony zimny czynnik termodynamiczny (charakteryzuje się niską temperaturą parowania). I tutaj działają prawa fizyki – mimo, że temperatura dolnego źródła ciepła jest niższa od temperatury wymaganej w instalacjach centralnego ogrzewania, to odebrana od niego energia cieplna pozwala na ogrzanie czynnika termodynamicznego do takiej temperatury, w której ulegnie on odparowaniu. Para trafia do sprężarki, a tu znacznie wzrasta jej temperatura. Następnie kierowana jest do skraplacza, do którego doprowadzony jest również tzw. roboczy czynnik źródła górnego, czyli po prostu woda grzewcza. Odbiera ona ciepło zakumulowane w sprężonej parze i rozprowadza je do odbiorników. Sprężona para oddaje w skraplaczu większość swojego ciepła, a schłodzona ulega skropleniu. Następnie (nadal będąc w stanie podwyższonego ciśnienia) trafia do zaworu rozprężnego. Tu ciśnienie zostaje obniżone i spada temperatura. W ten sposób czynnik termodynamiczny znów trafia do parownika, a cały proces zaczyna się od nowa.

Przydomowa elektrownia wiatrowa

W Polsce ten rodzaj OZE nie zdarza się zbyt często. Nie we wszystkich regionach kraju budowanie elektrowni wiatrowych jest też uzasadnione. Warto inwestować w tę technologię tam, gdzie wieją silne wiatry i ukształtowanie terenu jest sprzyjające. Elektrownia potrzebuje prędkości wiatru od 3 do 30 m/s. Wiatraki wykorzystują energię kinetyczną wiatru, by przetworzyć ją na energię mechaniczną, z której następnie wytwarzają energię elektryczną.

Elektrownie wiatrowe mogą być zbudowane różnie. Dzieli się je najczęściej na dwie grupy z uwagi na położenie osi obrotu wirnika – z poziomą lub pionową osią obrotu.
Głównym elementem konstrukcyjnym elektrowni wiatrowej jest wirnik z łopatami, który połączony jest z generatorem prądu. Są one osadzone na wieży lub maszcie.

Mikro elektrownie wiatrowe mają moc do 100 W, małe – od 100 W do 50 kW. Stosuje się je przy domach jednorodzinnych, w małych gospodarstwach czy firmach. Ustawa prosumencka pozwala na sprzedawanie nadwyżek energii do sieci.  

Elektrownie wiatrowe mają także wady – emitują dużo hałasu, co może być uciążliwe i stanowią zagrożenie dla ptaków.