Fonti alternative di riscaldamento per la casa di campagna: una panoramica comparativa degli eco-sistemi

Una delle principali voci di spesa del bilancio familiare – il pagamento del riscaldamento comunale o l'acquisto di combustibile per riscaldare la casa. Ogni proprietario ragionevole sicuramente si interroga su modi reali ed efficaci per ridurre questi costi. Eppure possono essere ridotti letteralmente al minimo utilizzando fonti energetiche alternative. Cosa sono e come vengono utilizzate? Concorderete che vale la pena scoprirlo.

Tutto su come realizzare un riscaldamento alternativo per una casa privata lo scoprirete dall'articolo che presentiamo. Con il nostro aiuto potrete facilmente individuare l'opzione più adatta a voi. La descrizione dettagliata dei principi di funzionamento degli schemi dell'“energia verde” vi permetterà di decidere quale metodo tecnologico sia meglio utilizzare per ottenere calore.

Nell'articolo sono descritti in dettaglio i tipi di fonti di energia gratuita, sono illustrati i metodi di generazione del calore per l'uso domestico. A supporto dei fai-da-te e dei proprietari attenti delle proprietà di campagna, sono allegate raccolte fotografiche, schemi e utilissime video-guide.

Vantaggi e svantaggi dell'energia alternativa

Si può rinunciare alle fonti di calore tradizionali, utilizzate per molti anni per il riscaldamento. Per quanto sorprendente, è del tutto possibile. Molti accaniti oppositori sostengono che sia impossibile sostituire le risorse naturali con equivalenti ecologici.

L'alternativa è l'energia solare, la forza del vento, il calore nascosto nelle viscere della terra, i rifiuti di produzione e delle attività umane. Tali opzioni sono attuali nel mondo moderno, considerando l'inquinamento generale dell'ambiente.

Le fonti alternative possono fornire a una casa di campagna elettricità ed energia termica

Un altro vantaggio significativo è il risparmio tangibile nell'uso di fonti ecologiche di energia spontaneamente rinnovabile. A prima vista sembra che sia ingiustificatamente costoso e difficilmente si ripagherà.

Analizzando più in dettaglio le caratteristiche di ciascun metodo, si può vedere che il progetto ecologico si ripaga in 4-7 anni, dopodiché rimangono solo le spese correnti per mantenere in funzione i meccanismi utilizzati.

La possibilità di sostituire completamente il combustibile abituale con uno alternativo è dimostrata da più di un esempio concreto. I proprietari di casa in diversi paesi del mondo ricorrono a opzioni di riscaldamento ecologiche. Da noi, solo pochi decidono di cambiare radicalmente il combustibile abituale, il cui costo aumenta ogni anno.

Il problema principale dell'uso di combustibili ecologici sono i significativi investimenti iniziali. Innanzitutto, occorre calcolare dettagliatamente la quantità di energia necessaria per una determinata casa o villetta. Successivamente, occorre stabilire quale tipo di risorse ecologiche sia più conveniente in una specifica località.

Successivamente, occorre redigere un piano di disposizione delle apparecchiature che generano energia, acquistare tutto il necessario e installare.

Se tutti questi aspetti vengono gestiti da specialisti competenti, il costo finale del riscaldamento ecologico sarà molto elevato. Per risparmiare, si può cercare di fare da sé.

Per farlo, occorre immergersi a fondo nel tema delle fonti energetiche alternative, per evitare di dover ricorrere a aiuti esterni. In questo caso, il costo del progetto sarà notevolmente inferiore.

È proprio la seconda opzione che molti proprietari di case private scelgono. La loro esperienza dimostra che diventare energeticamente indipendenti è del tutto possibile. Si può sostituire completamente o parzialmente il combustibile tradizionale – tutto dipende dalle dimensioni dell'abitazione, dalle possibilità finanziarie iniziali e dall'opzione di riscaldamento scelta.

L'ambito di applicazione dell'“energia verde” sarà dimostrato da una selezione di foto:

Tipi di fonti rinnovabili per il riscaldamento

Per riscaldare la casa è possibile utilizzare con successo l'energia eolica, solare e geotermica. Oltre al biocombustibile. Analizziamo più in dettaglio come farlo e cosa serve.

Tipo #1 – forza del vento

Molto efficacemente, come fonte alternativa per il riscaldamento di una casa di campagna, è possibile utilizzare l'energia eolica. Questa risorsa è inesauribile. Ha la proprietà di rinnovarsi. Per sfruttare la forza del vento, è necessario un dispositivo speciale chiamato turbina eolica.

Principio di utilizzo dell'energia eolica

Per convertire la forza del vento in una fonte di riscaldamento alternativa, è necessario un generatore eolico. Possono essere verticali o orizzontali a seconda dell'asse di rotazione. Esistono molti produttori che offrono i propri modelli ai clienti.

Gli impianti eolici possono avere asse di rotazione orizzontale o verticale. La maggiore efficienza è degli impianti orientati orizzontalmente.

Il costo dipende dal materiale, dalle dimensioni dell'impianto stesso e dalla potenza. È anche possibile costruire un generatore eolico da soli, utilizzando materiali di fortuna.

Qualsiasi turbina eolica è composta dai seguenti componenti:

• pale;
• torre;
• banderuola per rilevare la direzione del vento;
• generatore;
• controllore;
• batterie di accumulatori;
• inverter.

Il principio di funzionamento di un impianto eolico si basa sulla forza del vento che fa ruotare le pale della turbina. Le pale, fissate sulla torre, si trovano in alto rispetto al suolo. Più sono alte, maggiore è la resa. Ad esempio, per l'approvvigionamento di una singola abitazione è sufficiente un'altezza di 25 m.

Le pale rotanti mettono in moto il rotore del generatore. Questo inizia a produrre corrente alternata trifase, che richiede un'ulteriore trasformazione. Tale corrente arriva al controllore, dove viene convertita in corrente continua. Viene utilizzata per caricare le batterie di accumulatori.

Dopo aver attraversato le batterie, la corrente si stabilizza e giunge all'inverter, dove viene convertita in corrente alternata monofase con frequenza di 50 Hz e tensione di 220 Volt. Ora può essere utilizzata per le esigenze domestiche, nel sistema di riscaldamento elettrico.

Caratteristiche dell'ubicazione delle turbine eoliche

Gli impianti eolici possono funzionare solo in determinate condizioni. Innanzitutto, un generatore eolico è una struttura piuttosto voluminosa, che richiede un'area considerevole per l'installazione. Un dispositivo piccolo non è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico.

La sua altezza deve superare di almeno 10 m le case circostanti, gli alberi e le altre costruzioni, mentre le linee elettriche e altri oggetti devono trovarsi a 100 m dalla turbina. Questo requisito non è sempre realizzabile: non tutti i proprietari di case private dispongono di terreni sufficientemente ampi.

Le turbine eoliche sono meglio posizionate su un'altura, una collina, lontano da alberi ed edifici – ad almeno 100 metri.

In secondo luogo, è bene che l'area in questione abbia un buon potenziale eolico – una collina o una zona steppica. Per l'avvio del generatore è necessaria una velocità del vento di almeno 2 m/s.

Molti modelli di sistemi eolici destinati all'uso domestico sono in grado di soddisfare completamente il fabbisogno di elettricità.

Ad esempio, un aerogeneratore da 1,5 kW può generare mensilmente, a seconda della stagione, 100-200 kWh. Se si aumenta l'altezza del palo, la produttività raddoppia.

Ma ciò comporterà costi aggiuntivi per l'installazione e i materiali di consumo. La durata media degli impianti eolici è di 20 anni.

Inoltre, sul nostro sito sono disponibili altri materiali riguardanti il funzionamento, le varietà di generatori eolici, il calcolo, la costruzione fai-da-te e l'installazione.

Le proponiamo di prenderne visione:

• Generatore eolico cinetico: dispositivo, principio di funzionamento, applicazioni
• Generatore eolico per abitazioni private: tipi e caratteristiche dei dispositivi, dettagli della scelta, calcoli di ammortamento + migliori offerte
• Come calcolare un generatore eolico: formule + esempio pratico di calcolo
• Generatore eolico fai da te da una lavatrice: istruzioni per il montaggio dell'aerogeneratore
• Come costruire le pale per un generatore eolico fai da te: esempi di realizzazione autonoma delle pale per un aerogeneratore

Tipo #2 – energia della Terra

Uno dei sistemi di riscaldamento alternativi è quello geotermico. Si basa sull'utilizzo dell'energia della Terra. Si tratta del calore del suolo, delle acque sotterranee e dell'aria circostante, convertito da pompe di calore (PdC). È importante che la temperatura dell'ambiente utilizzato dall'impianto sia superiore allo zero.

Struttura e principio di funzionamento della pompa di calore

Per il funzionamento del sistema geotermico è necessaria l'elettricità, utilizzata per il trasferimento del calore ottenuto. Una pompa di calore, consumando 1 kW, produce da 2 a 6 kW di calore.

Il principio di funzionamento di base della pompa di calore consiste nella raccolta del calore, nella sua trasformazione e nel successivo trasferimento al circuito di riscaldamento. Ciò è realizzato grazie alla struttura del dispositivo stesso.

Il metodo più economico è installare una pompa di calore aria-aria. Se la si realizza da sé, saranno necessari investimenti finanziari minimi.

La pompa di calore è composta da 3 circuiti chiusi, coinvolti nel processo di ottenimento del calore per il riscaldamento di una casa privata:

• esterno – destinato alla captazione del calore dalle fonti. Lungo il circuito circola antigelo o soluzione salina;
• interno – riempito con refrigerante, solitamente freon;
• del circuito di riscaldamento, riempito con fluido termovettore.

Il freon, che riempie il circuito interno, viene riscaldato dal calore proveniente dal circuito esterno. Avendo un punto di ebollizione basso, si trasforma in gas nel primo scambiatore di calore – l'evaporatore.

Poi entra nel compressore, dove viene compresso, rilasciando così molto calore, e la temperatura del gas stesso aumenta notevolmente – fino a 65 gradi.

Successivamente, il freon gassoso entra nel successivo scambiatore di calore, chiamato condensatore, dove cede il suo calore. Il freon, dopo aver ceduto gran parte del calore, viene inviato sotto pressione alla valvola di scarico. Qui la pressione diminuisce bruscamente, il refrigerante si raffredda e, ripreso lo stato liquido, ritorna nell'evaporatore.

Il calore ceduto dal freon nel condensatore riscalda il liquido che circola nell'impianto di riscaldamento dell'abitazione. Se in questo impianto è previsto un sistema di riscaldamento a pavimento, è possibile ottenere un riscaldamento più efficiente con costi minimi.

Realizzare la versione più semplice di una pompa di calore con le proprie mani non è difficile. Per questo saranno necessari praticamente pezzi di scarto, attrezzature acquistate a buon mercato e, naturalmente, pazienza. Forniamo lo schema di un sistema termico con prelievo di energia termica da un pozzo scavato nella dolomite.

Nella costruzione delle pompe di calore ci sono molte similitudini. I componenti tradizionali: 1 – compressore; 2 – condensatore; 3 – evaporatore; 4 – TRV, ovvero valvola termoregolatrice.

L'evaporatore del sistema considerato nell'esempio è collegato al pozzo che preleva energia dal terreno.

La specificità della pompa di calore per un impianto di riscaldamento a pavimento è illustrata dalla galleria fotografica:

Opportunità dell'uso della pompa di calore

Le pompe di calore – PdC, che estraggono calore dall'ambiente, sono di diversi tipi. Tutto dipende dal tipo di ambiente utilizzato come fonte di prelievo del calore e dal tipo di fluido termovettore utilizzato.

Di conseguenza, si distinguono i seguenti tipi di pompe di calore:

• aria-aria;
• acqua-aria;
• acqua-acqua;
• terreno-acqua.

I primi due tipi di pompe vengono utilizzati nei sistemi di riscaldamento ad aria, mentre i secondi due tipi vengono utilizzati nei sistemi con fluido termovettore liquido.

La versione verticale della pompa di calore è la più efficace per l'estrazione dell'energia geotermica, ma è la più costosa

Dal punto di vista economico, la soluzione più conveniente sarebbe l'utilizzo di una pompa di calore acqua-acqua. Questa opzione è consigliabile se nelle vicinanze della casa è presente uno specchio d'acqua che non congela, nel quale vengono posati i tubi per il prelievo del calore.

Una pompa di calore permette di ottenere 30 W di calore per metro di tubazione. A seconda della superficie della proprietà privata e del fabbisogno energetico, sarà necessario posare una quantità corrispondente di tubi.

Le pompe che utilizzano l'aria non sostituiranno il riscaldamento tradizionale nelle regioni con clima rigido. Per quanto riguarda il calore prelevato dal terreno, si tratta di un progetto molto costoso. Si utilizzano disposizioni orizzontali del campo geotermico, perforazioni verticali e a grappolo.

Nella versione orizzontale, occorre realizzare un campo geotermico a una profondità superiore al livello di gelo. Si tratta di circa 1,5-2 m. La superficie di tale campo risulta considerevole – a partire da 200 m².

Le pompe di calore sono in grado di sostituire il combustibile tradizionale nel sistema di riscaldamento, garantendo la totale indipendenza energetica alla casa di campagna.

Per realizzare il progetto verticale e a grappolo, è necessaria una perforazione a profondità significativa utilizzando impianti di perforazione.

Si tratta di un servizio molto costoso. L'attrezzatura di questo tipo di pompe di calore è adatta per i proprietari di villette che non si preoccupano del costo dei lavori. Il riscaldamento che utilizza il calore del sottosuolo è in grado di sostituire completamente quello a combustibile solido o a gas.

Il riscaldamento geotermico è più conveniente da utilizzare in tandem con un sistema di pavimento riscaldante ad acqua. Permette di ottenere il risultato più ottimale.

Tra gli svantaggi significativi: la grande lunghezza della tubazione per la raccolta del calore, i costosi lavori di scavo per l'installazione del sistema, la necessità di una vasta area per la realizzazione del campo geotermico.

Tipo #3 – energia solare

L'energia solare, emessa dall'astro durante tutto l'anno, può diventare, anche in caso di gelo intenso, un metodo alternativo per il riscaldamento di un'abitazione di campagna. È importante imparare a raccoglierla e utilizzarla correttamente nel sistema di riscaldamento.

Per la raccolta e la conversione dell'energia solare si utilizzano pannelli solari a convertitori fotovoltaici e collettori, che costituiscono un sistema di tubi riempiti con un fluido termovettore.

Gli impianti solari hanno un alto coefficiente di rendimento. Molti proprietari accorti attrezzano autonomamente le proprie case con tali sistemi.

La differenza fondamentale tra questi convertitori è che i pannelli producono corrente elettrica, utilizzabile per il riscaldamento elettrico di una casa di campagna. I collettori, invece, vengono impiegati nei sistemi di riscaldamento ad acqua e ad aria. L'opzione più efficace è l'installazione di un sistema di pavimento radiante negli ambienti.

L'opinione secondo cui il sole non è in grado di riscaldare una casa è valida solo in caso di installazione errata e calcoli sbagliati della quantità di energia e calore necessari. Un impianto solare ottimamente selezionato è perfettamente in grado di garantire un riscaldamento autonomo.

Un'altra questione è che per farlo sarà necessario investire denaro nell'acquisto di attrezzature, nella loro installazione e nell'integrazione nel sistema di riscaldamento esistente.

L'impianto solare a convertitori fotovoltaici assorbe l'energia solare, e le celle fotovoltaiche in silicio la trasformano immediatamente in corrente elettrica continua. 1 m² di impianto può generare 120 W.

Oltre ai pannelli che catturano e convertono l'irradiazione solare, per l'impianto solare termico sarà necessario installare un regolatore di carica, un convertitore da corrente continua a corrente alternata e provvedere alla sicurezza – inserire dei fusibili.

Prima di decidere di installare impianti solari, è necessario comprenderne la struttura e il principio di funzionamento.

Il vantaggio dei pannelli è la possibilità di collegare batterie che accumulano l'energia in eccesso, utilizzabile durante la notte. Uno svantaggio significativo nell'uso dei pannelli solari è la loro massima efficienza nelle regioni meridionali. In climi rigidi non è economicamente conveniente installarli come fonte principale di riscaldamento.

Gli impianti solari dotati di un sistema di tubi sono più adatti per regioni con inverni freddi e temperature sotto zero. A seconda della struttura del pannello e dei materiali, si distinguono collettori a vuoto, piani e concentratori.

I più costosi tra questi sono quelli con tubi a vuoto. Ma sono i più efficienti in qualsiasi stagione e condizione meteorologica, poiché riescono ad assorbire un ampio spettro di radiazione solare. Un altro loro vantaggio è che i pannelli a vuoto funzionano efficacemente a temperature fino a -35 °C.

È possibile installare i collettori solari da soli, senza ricorrere ai servizi di aziende specializzate. Questo lavoro richiederà un aiutante, ma permetterà di risparmiare sul bilancio familiare.

Il principio di funzionamento del collettore è che cattura la radiazione solare, che nei tubi a vuoto viene convertita in calore. Questo viene poi trasferito al fluido termovettore, che lo trasporta al serbatoio di scambio termico. Successivamente il fluido termovettore entra nell'impianto di riscaldamento.

Abbiamo trattato più in dettaglio le migliori soluzioni per il riscaldamento solare della casa in un nostro altro articolo.

Tipo #4 – combustibile biologicamente puro

Uno dei modi efficaci ed economici per riscaldare una casa di campagna è una caldaia a combustibile biologicamente puro.

Questo tipo di riscaldamento alternativo utilizza per il suo funzionamento i rifiuti di produzione – lolla di colture agricole, trucioli, segatura e altri sottoprodotti dell'industria della lavorazione del legno.

Esistono molte caldaie che funzionano a pellet. È possibile automatizzare il processo di alimentazione del combustibile in modo che tutto avvenga senza l'intervento del proprietario.

Da vari rifiuti si producono granuli compatti compressi di piccole dimensioni – pellet, che vengono bruciati nelle caldaie. Rispetto alla normale legna da ardere, questo combustibile brucia più a lungo e permette di ottenere più calore.

Allo stesso modo, si producono grandi bricchetti densi da vari tipi di scarti vegetali. Questo combustibile pressato consente di ottenere da 2 a 4 volte più energia termica. Il suo potere calorifico arriva fino a 5,0 kWh/kg.

I pellet, a differenza dei bricchetti, hanno dimensioni notevolmente inferiori. Vengono utilizzati in un sistema di riscaldamento automatizzato. I bricchetti, invece, sono più efficienti, ma hanno dimensioni maggiori.

Per la caldaia a gas è possibile utilizzare il biogas. È facile da ottenere attraverso il processo di putrefazione dei rifiuti organici. Per farlo, sarà necessario costruire un serbatoio di volume sufficiente, inserirvi i rifiuti e predisporre un sistema per la loro miscelazione.

Sotto l'azione dell'aria e dei batteri, avverrà il processo di putrefazione e il rilascio di gas. Sarà necessario installare una tubatura per lo scarico del materiale esausto. Inoltre, per raccogliere il gas in appositi serbatoi, purificarlo e trasferirlo al sistema di riscaldamento, è necessario utilizzare gli appositi dispositivi.

Un sistema di riscaldamento ecologico che utilizza una fonte alternativa di calore: la caldaia a idrogeno.

Il suo funzionamento si basa sulla reazione tra molecole di idrogeno e ossigeno, durante la quale viene rilasciata un'enorme quantità di calore. Questo tipo di riscaldamento richiede il rispetto delle norme di esercizio e delle misure di sicurezza.

Il principio di funzionamento della caldaia a idrogeno si basa sulla scissione chimica dell'acqua in idrogeno e ossigeno, con conseguente rilascio di molto calore e nessuna sostanza nociva. Ma è necessario osservare le norme di sicurezza.

Il principale svantaggio è l'alto costo delle apparecchiature di fabbrica. Una soluzione a questa situazione è l'installazione fai-da-te di un sistema di riscaldamento a idrogeno.

Per il suo funzionamento è necessaria una connessione costante a fonti di elettricità e acqua, un bruciatore a idrogeno, un generatore di idrogeno, catalizzatori e la caldaia stessa. Il calore ottenuto dalla reazione chimica entra nello scambiatore di calore e come scarto si ottiene semplice acqua.

Per saperne di più sui biocarburanti, ti consigliamo di leggere i nostri altri articoli su questo argomento:

• Impianto di biogas per una casa privata fai-da-te: consigli per la costruzione e un esempio di realizzazione artigianale
• Come ottenere biogas dal letame: tecnologia e schema dell'impianto di produzione
• Caldaia a idrogeno per riscaldamento: struttura + principio di funzionamento + criteri di scelta
• Come realizzare un generatore di idrogeno per la casa con le proprie mani: consigli pratici per la costruzione e l'installazione

Come risparmiare sull'implementazione della “energia verde”?

Analizzando la componente finanziaria delle forme di riscaldamento alternative, si può giungere a una conclusione poco confortante: saranno necessari ingenti fondi nella fase iniziale.

Ecco, dopo 3-7 anni, a seconda del metodo di riscaldamento scelto, si noterà un notevole risparmio grazie al sistema indipendente dall'energia.

È vantaggioso e comodo utilizzare fonti combinate di riscaldamento alternativo. Per questo si può scegliere la combinazione più ottimale per la propria casa.

Si può risparmiare sull'uso e sull'installazione di impianti alternativi per la produzione di calore. Molti artigiani domestici affrontano con grande entusiasmo la creazione fai-da-te di equivalenti ai dispositivi di fabbrica per la conversione dell'energia alternativa.

Così, in modo abbastanza semplice ed economico, si può assemblare un impianto solare da un tubo flessibile, che servirà come fonte aggiuntiva per il riscaldamento dell'acqua.

In condizioni domestiche si assemblano con successo piccole turbine eoliche con materiali di fortuna. Inoltre, gli agricoltori istruiti che vivono in zone rurali costruiscono impianti per la conversione di rifiuti biologici di origine vegetale e animale in biogas.

I generatori eolici fatti in casa sono perfettamente funzionanti. Ma per il loro assemblaggio sarà necessario effettuare calcoli preliminari, acquistare materiali di consumo e dedicare il proprio tempo.

In seguito viene utilizzato per le esigenze dell'attività. A seconda delle dimensioni del serbatoio di fermentazione dei rifiuti e della superficie della casa privata, è possibile fornire completamente l'attività di biogas per soddisfare tutte le necessità.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video sulla combinazione di fonti alternative per ottenere elettricità in una piccola casa di campagna:

Un video sulla realizzazione di un generatore eolico fai-da-te aiuterà a comprendere facilmente i principi di funzionamento:

Un breve video sull'uso di una pompa di calore:

Video sull'ottenimento del biogas:

Rinunciare alle fonti di riscaldamento tradizionali è del tutto realistico. Per farlo, bisogna scegliere attentamente un'alternativa o combinarne diverse, in base alle caratteristiche del territorio, alla superficie della propria casa di campagna e dell'area circostante.

L'energia del sole, della terra, la forza del vento, il riciclaggio dei rifiuti domestici di origine vegetale e animale possono benissimo diventare un degno sostituto del gas, del carbone, della legna e dell'elettricità a pagamento.

Utilizza una delle fonti di energia alternativa per scopi domestici? Condivida quanto le è costato l'assemblaggio dell'impianto e quanto rapidamente si è ammortizzato.

Oppure qualcuno tra i suoi conoscenti ha allestito la propria casa di campagna con fonti rinnovabili? Utilizzando un sistema di pannelli solari o una pompa di calore come fonte indipendente per ottenere calore, acqua calda sanitaria ed elettricità?

Racconti questa esperienza nei commenti sotto l'articolo – un esempio concreto sarà utile ai proprietari di case che ancora dubitano della realtà dell'energia alternativa.