Voordat je je huis van warmte en stroom gaat voorzien moet je overwegen welke systemen voor jou het gunstigst zijn. Je moet je locatie analyseren om te zien of je geschikte bronnen hebt. Ook moet je bepalen hoe zelfvoorzienend je wilt zijn, toch voor de zekerheid verbonden blijven met het nuts bedrijven of toch niet?
6 Duurzame energie oplossingen
1. Residentiële zonnepanelen
Elke zonnestraal die op jouw dak valt, is gratis elektriciteit voor het oprapen. Het enige wat je nodig hebt is een zonnepaneel om het op te vangen.
Zonnepanelen moeten door professionals worden geïnstalleerd en veel installateurs geven jouw huis een vrijblijvende beoordeling om de beste installatielocaties te bepalen en een schatting te geven. Sommigen kunnen zelfs zonne-shingles installeren, die een meer gestroomlijnde look bieden.
Energie opgewekt door zonnepanelen moet direct worden gebruikt of opgeslagen. Wanneer jouw huis meer energie verbruikt dan jouw zonnepanelen produceren, compenseert de zonne-energie eenvoudig de hoeveelheid elektriciteit die je van het net moet kopen. Als je meer opwekt dan je gebruikt, kun je die overtollige energie mogelijk terug verkopen aan het elektriciteitsbedrijf, waardoor je rekeningen nog verder omlaag gaan. Een andere optie is om een thuisbatterij aan te schaffen, die die energie kan opslaan tot je hem 's avonds nodig hebt.
2. Windturbines
Wat is wind energie?
Windenergie is energie die wordt gedragen door wind, veroorzaakt door ongelijkmatige verwarming van de atmosfeer door de zon, onregelmatigheden van het aardoppervlak en rotatie van de aarde. Windstroompatronen worden gewijzigd door het terrein van de aarde, watermassa's en vegetatieve dekking. Deze windstroom (bewegingsenergie) kan bij “oogst” door moderne windturbines worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Deze elektriciteit is een hernieuwbare bron, want zolang er zon is, zal er ook wind zijn.
Dus hoe wordt stroom opgewekt?
In eenvoudige bewoordingen roteert de energie in de wind de wieken van een windmolen- of torenconstructie, deze wieken roteren vervolgens de as van een turbine die in de constructie is ingesloten. Deze turbine fungeert dan als een generator die elektriciteit produceert terwijl de assen draaien.
Het soort enorme turbines dat je op windparken ziet, heb je niet nodig om groene energie voor je huis op te wekken. Een propeller zo klein als het deksel van een vuilnisbak kan een grote hap uit je energierekening in huis halen, zolang deze maar in een voldoende winderige omgeving is geïnstalleerd.
Net als bij zonnepanelen moet je het gebruiken of verliezen als je energie opwekt uit windturbines.
3. Hybride zonne- en windsystemen
De combinatie van hernieuwbare energiebronnen, wind en zonne-energie wordt gebruikt voor het opwekken van stroom, het zogenaamde wind-zonnehybride systeem. Dit systeem is ontworpen met behulp van de zonnepanelen en kleine generatoren van windturbines voor het opwekken van elektriciteit.
Om de werking van het hybride zonne-windsysteem beter te begrijpen, moeten we de werking van het zonne-energiesysteem en het windenergiesysteem kennen. Zonne-energiesysteem kan worden gedefinieerd als het systeem dat zonne-energie gebruikt voor stroomopwekking met zonnepanelen.
Windenergie is ook een van de hernieuwbare energiebronnen die kan worden gebruikt voor het opwekken van elektrische energie met windturbines in combinatie met generatoren.
Windturbine kan worden gedefinieerd als een ventilator bestaande uit 2 of 3 bladen die draaien als gevolg van waaiende wind, zodat de rotatie-as moet worden uitgelijnd met de richting van de waaiende wind. Een versnellingsbak wordt gebruikt om energie van het ene apparaat naar het andere apparaat om te zetten met behulp van een mechanische methode; daarom wordt het een mechanisch systeem met hoge precisie genoemd. Er zijn verschillende soorten windturbines, maar de meest gebruikte windturbines zijn horizontale as turbines en verticale as turbines.
Het zonne-energiesysteem bestaat uit drie hoofdblokken, namelijk zonnepanelen, fotovoltaïsche zonnecellen en batterijen voor het opslaan van energie. De elektrische energie (DC-stroom) die wordt opgewekt met zonnepanelen kan worden opgeslagen in batterijen of kan worden gebruikt voor het voeden van DC-belastingen of kan worden gebruikt voor omvormers om AC-belastingen te voeden.
DUurZonne-energie is alleen overdag beschikbaar, terwijl windenergie de hele dag beschikbaar is, afhankelijk van de atmosferische omstandigheden.
Wind- en zonne-energie zijn complementair aan elkaar, waardoor het systeem bijna het hele jaar door elektriciteit kan opwekken.
De belangrijkste componenten van het Wind Solar Hybrid System zijn wind-aerogenerator en toren, fotovoltaïsche zonnepanelen, batterijen, kabels, laadregelaar en omvormer.
Het Wind - Solar Hybrid System wekt elektriciteit op die kan worden gebruikt voor het opladen van batterijen en met het gebruik van een omvormer kunnen we AC-apparaten laten werken.
Wind aero-generator is geïnstalleerd op een toren met een minimale hoogte van 18 meter. vanaf het maaiveld. Door de hoogte krijgt de aerogenerator met hogere snelheid wind en genereert daardoor meer vermogen.
4. Mini water turbine
Heb je een stromend beekje op uw eigendom? Misschien kun je de waterstroom door een kleine turbine omleiden en de stroom 24 uur per dag gratis elektriciteit laten opwekken. Een mini water turbine is vaak zelfs beter dan een hybride systeem, omdat de waterstroom continuer en betrouwbaarder is dan wind en zon.
Voordat je met de planning van dit systeem begint moet je eerst een aantal essentiële metingen doen. Deze meting bepaalt de levensvatbaarheid van je systeem
- Het debiet, het volume in liter per seconde of minuut. Het debiet is afhankelijk van seizoen dus je moet op verschillende momenten meten. Een groter debiet betekent meer vermogen.
Hoe meet je het debiet?
- Bouw een tijdelijke dam met een enkele afvoerpijp.
- Plaats een bak met een bepaalde inhoud onder de pijp.
- Bepaal met een stopwatch hoelang het duurt tot de bak vol is.
- Deel het volume van de bak door het aantal seconden. Voorbeeld: een emmer van 20 liter is in 5 seconden vol. Het debiet is 20/5=4 l/s
- Het verval, het hoogteverschil tussen het punt waar je het water opvangt en je het gebruikt. Hoe groter het verval, hoe hoger de druk, hoe hoger het beschikbare vermogen.
Hoe meet je het verval?
Je kunt het hoogteverschil van je systeem berekenen door de druk in de leiding te meten. De methode berust op het feit dat de waterdruk bij elke 10 meter verval met 1 bar toeneemt.
- Leg een slang (of slangen) van de voorgenomen waterinlaat naar de voorgenomen plaats van de turbine.
- Bevestig een nauwkeurige drukmeter aan het einde van de slang, waar de turbine komt.
- En een trechter aan het begin van de slang, waar de waterinlaat komt.
- Vul de hele slang met water.
- Lees de waarde op de meter af. Als die 0,3 bar aangeeft, is het hoogteverschil 10x0,3=3 m
Nu kun je een ruwe berekening maken van hoeveel vermogen je systeem kan opleveren, hier komen nog systeemverliezen bij het echte opgewekte vermogen is dus altijd aanzienlijk minder.
Theoretisch vermogen (w) = debiet (l/s) x verval (m) x zwaartekracht (9,81 m/s²).
Als het debiet bijvoorbeeld 180 l/s is en het verval bedraagt 12 m, dan is het theoretische vermogen: (w) =180 x 12 x 9,81 = 21.189 watt (21,7 kW). 21,7 kW per uur x 24 = 520,8 kW per dag en maakt 189.571 kW per jaar.
Systeemverliezen
De wrijving tussen de turbine en het water in de leiding, plus het verlies in de aandrijving, de generator en de transportleidingen zorgen voor vermogen verlies. Bij een huishoudelijk systeem dat direct wisselstroom opwekt kan het rendement van water tot draad ongeveer 60 a 70 procent bedragen. Dat is de verhouding tussen het uitgangsvermogen van de generator en het ingangsvermogen van het water op de turbine.
5. Zonneboilers
Als een volledig zonnepaneelsysteem buiten je prijsklasse valt, maar je toch wat zon op je dak hebt, is een zonneboiler een goedkopere manier om wat gratis energie op te vangen. Bij de meeste zonneboilers wordt de tank zelf als onderdeel van de installatie op het dak opgeslagen, waardoor deze er omvangrijker uitziet. Maar het laat de zon het werk doen om een van de grootste energievreters in je huis te runnen.
Hoe werkt een zonneboiler?
Thermische zonnetechnologie werkt samen met conventionele waterverwarmingssystemen. De door de panelen opgenomen warmte wordt gebruikt om het water voor te verwarmen in een warmwaterboiler. Dit vermindert de hoeveelheid brandstof die nodig is om het warme water op een bruikbare temperatuur te brengen, waardoor geld wordt bespaard op verwarmingskosten en de CO2-uitstoot wordt verminderd.
De meeste zonnesystemen zijn 'indirect' - dat wil zeggen, de vloeistof in de panelen is niet hetzelfde als wat er uit de kranen komt.
Bij een ‘direct’ of ‘open-loop’ systeem gaat het in de zonnepanelen verwarmde water direct in de warmwaterboiler. Deze systemen worden zeer zelden gebruikt vanwege het risico op zowel bevriezing als oververhitting.
De meeste zonnestelsels zijn dus 'indirect' - dat wil zeggen, de vloeistof in de panelen is niet hetzelfde als wat er uit de kranen komt. In plaats daarvan is het een mengsel van water en antivries, en de warmte die het van de zon opneemt, wordt via een koperen spiraal overgedragen aan het water in de warmwatercilinder.
Er zijn twee hoofdtypen zonnecollectoren. Vlakke plaatcollectoren zijn donkere, doosachtige constructies die een reeks buizen bevatten die horizontaal en verticaal binnenin lopen. Geëvacueerde buissystemen zijn een reeks glazen buizen.
Het vacuüm dat in de buizen wordt gecreëerd, minimaliseert het warmteverlies van de zonnecollector, vooral in koudere omstandigheden. Er gaat geen vloeistof door de buizen zelf, maar de warmte wordt overgedragen via een warmtewisselaar die aan de bovenkant van de buizen is bevestigd. Geëvacueerde buissystemen zijn doorgaans efficiënter, maar ook duurder.
Is jouw woning geschikt?
Hier zijn vier praktische dingen die je moet overwegen voordat je investeert in een zonneboilersysteem.
- Je dak moet overwegend op het zuiden gericht zijn.
- Je hebt tussen de 2 en 5 m2 dakoppervlak nodig. De beschikbare dakruimte moet zo min mogelijk schaduw hebben van gebouwen, schoorstenen of bomen. Elke schaduw zal het rendement van de zonnepanelen verminderen.
- Sommige 'combi'-ketels kunnen geen voorverwarmd water accepteren en zijn dus niet compatibel met een zonnesysteem. Maar als je al een warmwaterboiler hebt, zit je waarschijnlijk goed.
- Bij sommige systemen moet een extra warmwaterboiler worden geïnstalleerd, dus het kan zijn dat je hiervoor ruimte nodig hebt.
6. Geothermische warmtepompen
De temperaturen onder de grond zijn veel stabieler dan de temperaturen in onze huizen, en in de winter kan een geothermische warmtepomp een deel van die begraven warmte stelen. Deze systemen gebruiken een gesloten lus van leidingen om vloeistof door een ondergronds kanaal te pompen, je huis in en weer ondergronds. Binnenshuis gebruikt een warmtewisselaar warmte uit de leidingen om woonruimtes te verwarmen met een minimum aan energie.
Hoe werkt een geothermische warmtepomp?
Verwarming en koeling wordt bereikt door een geothermisch warmtepompsysteem, dat bestaat uit drie hoofdonderdelen:
- De warmtepompeenheid
- De bodemwarmtewisselaar
- het luchttoevoersysteem of kanaalwerk.
De warmtewisselaar omvat een reeks pijpen die bekend staat als lus, die onder de grond dicht bij het gebouw is geïnstalleerd.
Een vloeistof (een combinatie van water en antivries) circuleert door de reeks leidingen om warmte op te zuigen of af te geven in de grond. De vloeistof wordt meestal gemengd met antivries om bevriezing in de winter te voorkomen.
In de winter onttrekt de aardwarmtepomp warmte aan de bodemwarmtewisselaar en leidt deze naar het luchtoverdrachtsysteem van het gebouw, dat het huis warm en comfortabel houdt. In de zomer is de cyclus omgekeerd. De aardwarmtepomp onttrekt warmte aan de lucht in het gebouw en geeft deze af aan de bodemwarmtewisselaar. De warmtewisselaar dumpt de warmte in de aarde. De warmte die in de zomer uit het gebouw wordt gehaald, kan worden gebruikt om water te verwarmen, waardoor de huiseigenaar de hele zomer gratis warm water krijgt.
Geothermische warmtepompen zijn veel voordeliger dan traditionele verwarmings- en koelsystemen omdat ze natuurlijke, gratis warmte onder de grond aanboren. Ze werken ook met maximale efficiëntie bij het koelen van uw huis. Een efficiënte werking is goed voor de huiseigenaar omdat het energie en geld bespaart en de aantasting van het milieu door vervuiling tot een minimum beperkt.
Geothermische warmtepompen besparen niet alleen energie en geld, maar helpen ook bij het verminderen van luchtvervuiling. Ze zijn ook efficiënter in het koelen van het huis.
Lees ook Hoeveel zonnepanelen heb je nodig om zelfvoorzienend te zijn?
