+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Выгодна ли установка солнечных панелей

Андрей Петров

электроэнергетик

Профиль автора

Многие убеждены, что солнца в России очень мало и ставить солнечные панели нет никакого смысла.

На первый взгляд это кажется правдоподобным, но на самом деле не совсем справедливо: в некоторых субъектах РФ установка солнечных панелей все-таки оправданна. В этой статье разберемся, от чего зависит экономическая эффективность солнечных панелей для частных домов и бизнеса: от солнца или скорее от тарифов на электроэнергию.

План такой:

  1. Соберем информацию об уровне инсоляции в субъектах РФ.
  2. Подберем оборудование для солнечной станции.
  3. Посмотрим на текущие цены — тарифы — в субъектах РФ.
  4. На основе полученных данных выясним, кому и в каких субъектах РФ целесообразно рассматривать установку солнечных панелей.
  5. Оценим целесообразность для конкретного субъекта РФ.
  6. Рассмотрим законодательство.

Уровень инсоляции в России

В глобальном солнечном атласе, проекте Всемирного банка и Международной финансовой корпорации, различия между пустыней Сахара и российским Забайкальским краем в объемах потенциальной выработки солнечной электроэнергии не такие уж большие.

На этой же странице атласа можно посчитать примерную выработку электроэнергии. Солнечная панель (PV) мощностью 1 кВт, установленная на крыше частного дома в Каире, выработает 1,713 МВт·ч в год, а точно такая же, но в Чите — 1,495 МВт·ч в год. Разница составляет всего 13%.

1,495 МВт·ч в год — потребление двух-трех лампочек при работе весь год по 16 часов в сутки, ночное время я исключаю. Это немного, но и мощность выбранной панели — 1 кВт — сравнима с мощностью электрического чайника.

По данным атласа, Забайкальский край — лидер по уровню инсоляции в РФ, а вот Краснодарский край находится только на 16-м месте. При этом среднегодовая температура воздуха в Чите, если проверить в Яндексе, составляет порядка +4…5 °C, а в Краснодаре — +12…13 °C. То есть высокая среднегодовая температура воздуха не повышает эффективность работы солнечных панелей.

Топ-10 субъектов РФ по уровню инсоляции

Регион

Электроэнергия в год от панели мощностью 1 кВт, МВт·ч

Забайкальский край

1,531

Амурская область

1,509

Еврейская автономная область

1,464

Хабаровский край

1,421

Республика Бурятия

1,399

Севастополь

1,338

Астраханская область

1,293

Сахалинская область

1,278

Саратовская область

1,274

Республика Крым

1,261

Источник: глобальный солнечный атлас

Эта таблица носит ознакомительный характер: если брать данные по городам, а не по субъектам РФ, позиции в рейтинге могут измениться. Географические координаты конкретного города дадут гораздо более точную информацию.

В глобальном солнечном атласе нет данных по субъектам РФ, расположенным выше 60 градусов северной широты, но это не означает, что там априори нецелесообразно устанавливать солнечные станции. Например, с 2015 года за Северным полярным кругом, в поселке Батагай в Якутии, успешно работает СЭС мощностью 1 МВт — она позволяет экономить драгоценное в тех краях дизельное топливо, используемое в генераторах. Но мы в рамках статьи будем рассматривать только субъекты, для которых есть данные по инсоляции и генерации энергии.

Глобальный солнечный атлас: чем краснее, тем выше инсоляция. Источник: globalsolaratlas.info

Оборудование для частной солнечной станции

Бытовые солнечные станции бывают сетевые, автономные и гибридные. Как следует из названия, сетевые используются в тех случаях, когда объект присоединен к внешней электрической сети и работает одновременно с ней. Автономные и гибридные могут работать без подключения к внешней сети.

Сетевые дешевле всех и позволяют уменьшить счета за электроэнергию, снижая объем потребления из внешней сети. Автономные и гибридные дороже, но позволяют накапливать электроэнергию в аккумуляторах, чтобы использовать ее в темное время суток или когда подача электроэнергии прерывается. Минус первых в том, что они не могут стать резервным источником энергии: при аварии во внешней сети не получится использовать энергию панелей, так как они автоматически отключатся. Минус вторых и третьих — в дороговизне.

Все солнечные станции состоят из солнечных панелей, коннекторов, то есть соединителей, проводов и инверторов, которые преобразуют постоянный ток от солнечных панелей в переменный и позволяют управлять всеми потоками электроэнергии. Аккумуляторы используются только в автономных и гибридных станциях.

Есть множество производителей оборудования, в том числе российских. Станцию можно скомпоновать из оборудования от разных производителей.

Сетевые солнечные станции. Источник: «Хевел»

Для нашего анализа возьмем уже скомпонованные станции разных типов и мощности от разных поставщиков и посчитаем их среднюю розничную стоимость. Рассчитаем среднюю стоимость производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла и выберем наиболее подходящий вариант, чтобы на его основе оценить целесообразность установки солнечных станций в разных субъектах РФ.

Для расчета возьмем средний срок службы панелей — 25 лет. Среднегодовой объем выработки электроэнергии посчитаем по инсоляции Челябинской области: там средний для РФ показатель, 1101 кВт·ч в год на 1 кВт мощности. Также учтем стоимость денег — возьмем среднюю ставку между банковским вкладом и кредитом, 8%, на срок службы панелей. Полную стоимость оборудования рассчитаем с помощью кредитного калькулятора.

Средняя стоимость солнечной станции

Сетевая, мощностью 1 кВт

Средняя стоимость

94 370 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

218 508 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

7,93 Р

Сетевая, мощностью 3 кВт

Средняя стоимость

169 229 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

391 842 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

4,74 Р

Автономная/гибридная, мощностью 3 кВт

Средняя стоимость

208 197 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

482 070 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

5,83 Р

Сетевая, мощностью 5 кВт

Средняя стоимость

267 563 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

619 527 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

4,5 Р

Автономная/гибридная, мощностью 5 кВт

Средняя стоимость

345 092 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

799 044 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

5,8 Р

Сетевая, мощностью 10 кВт

Средняя стоимость

533 381 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

1 235 016 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

4,48 Р

Автономная/гибридная, мощностью 10 кВт

Средняя стоимость

720 106 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

1 667 367 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

6,05 Р

Сетевая, мощностью 15 кВт

Средняя стоимость

731 424 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

1 693 575 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

4,1 Р

Автономная/гибридная, мощностью 15 кВт

Средняя стоимость

980 063 Р

Средняя полная стоимость — с учетом 8% годовых

2 269 287 Р

Средняя стоимость кВт·ч за весь срок службы

5,49 Р

Чем выше мощность станции, тем дешевле энергия. Есть станции и большей мощности, чем 15 кВт, но мы ограничились средним объемом присоединенной мощности домохозяйств.

Мощность станции необходимо подбирать так, чтобы выработка электроэнергии не превышала средний объем вашего потребления. Даже если дом имеет присоединенную мощность 15 кВт, это совершенно не значит, что вам нужны панели такой мощности. 15 кВт в этом случае — ваш максимум, при превышении которого сработает автоматика и электричество отключится. А средняя потребляемая мощность может составлять только 1—5 кВт — на это значение и нужно ориентироваться, чтобы использование солнечной станции было экономически целесообразным.

В статье мы рассматриваем солнечные станции с точки зрения экономии, а не как резервный или автономный источник энергии. Поэтому мы не будем использовать автономные и гибридные станции: они сильно дороже. И у аккумуляторов гораздо меньший срок службы, чем у солнечных панелей, — а это негативно влияет на сроки окупаемости.

Для анализа мы возьмем сетевую солнечную станцию без аккумуляторов средней мощностью 5 кВт. Держим в голове, что выработка всех станций мощностью ниже 5 кВт будет дороже, а выше 5 кВт — дешевле.

УЧЕБНИК

Как победить выгорание

Курс для тех, кто много работает и устает. Цена открыта — назначаете ее сами

Начать учиться

Текущие тарифы на электроэнергию в России

Для населения и приравненных к ним категорий потребителей в России устанавливаются тарифы на электрическую энергию (мощность).

Тарифы для населения рассчитывают региональные энергетические комиссии — на основе утверждаемых ФАС России методик расчета, а также в рамках утверждаемого ФАС коридора тарифов, то есть минимальных и максимальных значений. Свой тариф можно посмотреть в платежке или на сайте энергосбытовой организации, а для нашего расчета мы используем максимальные значения из коридора. Это не конечные тарифы, но значения близки к реальным.

Для юридических лиц в России цены формируются конкурентным образом на оптовом рынке. Лишь некоторые составляющие конечной цены электроэнергии имеют установленный тариф.

Конечная цена состоит из следующих составляющих:

  1. Цена электроэнергии.
  2. Цена мощности.
  3. Тариф на услуги по передаче электроэнергии.
  4. Размер сбытовой надбавки энергосбытовой компании.
  5. Тариф на услуги иных инфраструктурных организаций.

По стоимости электроэнергии (мощности) для юридических лиц мы будем использовать прогнозные значения цен на 2021 год администратора торговой системы оптового рынка. Для услуг по передаче возьмем максимальные значения из коридора тарифов и утвержденные тарифы для федеральной сетевой компании. Это основные составляющие.

Прогнозы цен на электрическую энергию по субъектам РФ на 2021 годPDF, 1,38 МБ

Приказ ФАС от 14.12.2020 № 1216/20 «Об утверждении тарифов на услуги по передаче электрической энергии»PDF, 435 КБ

Сбытовую надбавку и иные платежи мы учитывать не будем: они окажут незначительное влияние на конечные цены для нашего анализа.

В каких субъектах РФ целесообразно устанавливать солнечные панели

В некоторых регионах использовать солнечные панели выгоднее, чем тратиться на электроэнергию. Самая очевидная разница получается в Нижегородской области: там за киловатт-час физическому лицу придется заплатить примерно 7 Р, а то же количество энергии, выработанное солнечными панелями, будет стоить 4,7 Р. Всего в России 33 региона, где солнечная энергия может принести выгоду в деньгах.

С юрлицами все намного проще: в России есть всего один регион, где тариф для них ниже, чем стоимость энергии с солнечных панелей, — Иркутская область.

Важно помнить, что итоговую оценку целесообразности надо проводить на конкретных объектах. В одном и том же субъекте РФ есть тарифы для населения с газовыми плитами и с электрическими — и они сильно разнятся. Это существенно повлияет на результат.

Как выбрать солнечную станцию и рассчитать ее экономический эффект

Вот что нужно знать для выбора станции и расчета эффекта:

  1. Уровень инсоляции в вашем регионе.
  2. Действующие цены — тарифы.
  3. Объем вашего потребления электроэнергии.
  4. Оборудование станции.

Обо всем этом мы уже говорили, но теперь делаем по шагам. Считать будем для частного дома в Москве.

Шаг 1: инсоляция. Чтобы узнать уровень инсоляции вашего региона, смотрим в солнечный атлас.

Вводим в поиске свой город. В моем случае это Москва Выбираем тип объекта, например частный дом, и номинальную мощность солнечных панелей — 1 кВт. Получаем значение 1,016 МВт·ч в год с одного кВт мощности, или 1016 кВт·ч в год

Шаг 2: цены. Самый простой способ узнать текущие цены — посмотреть платежный документ. Если платежки под рукой нет, нужно зайти на сайт своей энергосбытовой организации, в моем случае это Мосэнергосбыт.

Физическому лицу нужно в разделе для частных лиц найти тарифы. Вспоминаем, газовая или электрическая плита стоит дома, а также какой счетчик установлен — однотарифный, двухтарифный, многотарифный. Если ничего из этого вспомнить не удается или вы не знаете, то используйте в расчетах однотарифный план для электрической плиты. Тариф указан с НДС.

Если вы юридическое лицо, в разделе для юридических лиц найдите предельные уровни нерегулируемых цен для потребителей мощностью менее 670 кВт. Выберите там первую ценовую категорию, договор энергоснабжения и уровень напряжения (НН). Либо используйте фактические параметры, которые вам известны. Не забудьте прибавить к цене НДС.

Предельные уровни нерегулируемых цен на электрическую энергию АО «Мосэнергосбыт»XLSX, 1,29 МБ

Выписка из моего единого платежного документа

Шаг 3: считаем средний фактический почасовой объем потребления. Берем платежные документы с зафиксированными объемами потребления электроэнергии. Можно взять за три разных месяца в разное время года — например за июль, декабрь и апрель — и посчитать среднее значение. Либо взять одну весеннюю или осеннюю платежку: световой день меньше, чем летом, но больше, чем зимой, и не так тепло, как летом, но теплее, чем зимой.

Если у вас двухтарифный или многотарифный счетчик, нужно взять дневной объем потребления — в моем случае пик плюс полупик. Если однотарифный — берем тот объем, что там есть.

Считаем:

Средний фактический почасовой объем потребления = Показания счетчика за месяц / Количество дней в месяце / Количество дневных часов.

Дневные часы считаются исходя из утвержденных ФАС России тарифных зон суток. Во всех субъектах РФ это 16 часов.

В моем случае: (261 кВт·ч + 337 кВт·ч) / 28 дней / 16 ч/день = 1,33 кВт·ч за час.

Приказ ФАС от 24.12.2020 № 1265/20 «Об утверждении интервалов тарифных зон суток для потребителей на 2021 год»PDF, 435 КБ

Шаг 4: выбираем подходящее оборудование. Выбирать будем по мощности и цене. Практически все солнечные панели и инверторы производятся в Китае — разница в качестве и производительности если и есть, то небольшая. Еще у инверторов бывают различные функции — полезные и не очень. Эти аспекты можно оценить по отзывам и описаниям самостоятельно.

Выбираем по мощности. Мы знаем, что в среднем за час наш дом потребляет 1,33 кВт·ч. А уровень инсоляции в Москве позволит с 1 кВт номинальной мощности панели выработать 1016 кВт·ч в год. Но нам нужно значение выработки за час.

Из 24 часов в сутках в среднем по году только 12 светлых. Это время с 6 утра до 18 вечера — летом больше, зимой меньше. Получается 4380 часов в год.

Теперь делим значение по инсоляции, 1016 кВт·ч, на количество светлых часов — и получаем, что панель мощностью 1 кВт будет вырабатывать 0,23 кВт·ч в час. А нам нужно подогнать выработку панелей до нашего среднего уровня потребления — 1,33 кВт·ч в час.

Умножаем по очереди на 2, 3, 5 и так далее, пока не получим значение, близкое к 1,33, но немного ниже. В нашем случае 5 × 0,23 = 1,15 кВт 

Выбираем по цене. Я нашел несколько подходящих мне станций и выбрал самую дешевую. Поставщик — ECO 50, сетевая станция мощностью 5,3 кВт, стоит 210 546 Р без учета монтажа — это 10—15% от стоимости станции. Срок службы панелей — 30 лет.

210 546 Р

стоит сетевая станция ECO 50 мощностью 5,3 кВт

Стоимость сетевых станций мощностью 5 кВт

Мощность

5,3 кВт

Мощность

5 кВт

Мощность

5,3 кВт

Мощность

5 кВт

Примерно так выглядит комплект

Шаг 5: считаем эффект. Для расчета эффекта нам нужно знать среднюю стоимость выработки киловатт-часа нашей станцией за весь срок ее службы.

Для этого:

  1. Рассчитываем полную стоимость станции: 210 546 Р плюс 31 581 Р за монтаж плюс стоимость денег — 8% годовых на 30 лет. Получаем 639 590 Р.
  2. Рассчитываем объем выработки станции за весь срок службы. Для этого значение инсоляции для Москвы, 1016 кВт·ч в год, умножаем на мощность станции. Получаем объем выработки 5080 кВт·ч в год. За 30 лет — 152 400 кВт·ч.
  3. Делим стоимость станции на объем выработки: 639 590 Р / 152 400 кВт·ч — получаем 4,19 Р/кВт·ч.

Соберем все значения в таблицу и рассчитаем срок окупаемости:

Срок окупаемости = Стоимость оборудования / (Годовая выработка станции × Тариф в Москве).

Расчет выгоды и срока окупаемости солнечной установки при тарифе с электрической плитой

Тип солнечной станции Сетевая
Мощность станции 5 кВт
Стоимость оборудования 639 590 Р
Срок службы панелей 30 лет
Среднегодовой объем выработки 5080 кВт·ч
Дневной тариф в Москве для физлиц 5,6 Р за кВт·ч
Средняя стоимость выработки станции 4,19 Р за кВт·ч
Разница 7162 Р в год
Срок окупаемости 22 года

Тип солнечной станции

Сетевая

Мощность станции

5 кВт

Стоимость оборудования

639 590 Р

Срок службы панелей

30 лет

Среднегодовой объем выработки

5080 кВт·ч

Дневной тариф в Москве для физлиц

5,6 Р за кВт·ч

Средняя стоимость выработки станции

4,19 Р за кВт·ч

Разница

7162 Р в год

Срок окупаемости

22 года

Итак, грубый расчет, не учитывающий ежегодный рост тарифов на электроэнергию и ежегодное небольшое снижение эффективности выработки станции, показал, что установка солнечных панелей может быть выгодной для частного дома в Москве, но срок окупаемости составит 22 года. Это в пределах срока службы панелей, но все равно очень и очень много.

Вероятно, через несколько лет, когда тарифы еще подрастут, а солнечные станции подешевеют, срок окупаемости сократится. Но, к примеру, если считать для юридического лица в Ленинградской области, срок окупаемости уже сейчас составит около 11—12 лет. А вот физическим лицам в Ленинградской области рассчитывать на целесообразность не приходится.

Также надо помнить: чем мощнее станция, тем дешевле выработка каждого киловатт-часа. Если ваша потребность в электроэнергии больше моей, установка станции будет выгоднее.

Действующее законодательство

В России в конце 2019 года вышел закон, который ввел понятие «объект микрогенерации». Из определения следует, что это объект, присоединенный к сетям напряжением ниже 1000 вольт, имеющий возможность выдавать электроэнергию в общую сеть в объеме, не превышающем величину технологического присоединения. И максимум 15 кВт. А также использующий для выдачи электроэнергии в сеть собственную электросетевую инфраструктуру, а не общую.

Строго говоря, солнечные панели, установленные на крыше среднестатистического частного дома, могут быть объектом микрогенерации.

Также в марте 2020 года в развитие этого закона вышло постановление правительства РФ, уточняющее некоторые вопросы.

Что законодательство нам дает:

  1. Появляется возможность продавать излишки выработанной электроэнергии в общую сеть по договору купли-продажи с энергосбытовой организацией.
  2. Появляется возможность сальдировать в рамках одного месяца объемы потребления из сети и объемы выдачи в сеть.

Что касается продажи электроэнергии сбытовой организации: излишки можно продать по цене, не превышающей средневзвешенную цену электрической энергии на оптовом рынке — это порядка 0,8—1,3 Р за киловатт-час без НДС. Это ниже рассчитанной нами средней стоимости выработки электроэнергии солнечными станциями, то есть продажу электроэнергии в сеть вряд ли можно назвать выгодной.

А вот сальдирование предоставляет возможность использовать общую сеть как некий аккумулятор. Когда нам не нужна выработанная электроэнергия, она отдается в сеть, а когда нужна — забирается из сети в том же объеме бесплатно.

Это очень важный момент, так как все расчеты экономической эффективности солнечных панелей производятся исходя из условия, что каждый выработанный киловатт-час на протяжении всего жизненного цикла станции был потреблен и ни одного не ушло «в землю». Без сальдирования в условиях частного дома это было бы невозможно: нам приходится покидать дом, чтобы сходить в магазин, в гости, в кафе, съездить в отпуск, а солнце светит и светит. Сальдирование позволяет накопить весь объем выработанной солнечными панелями электроэнергии и использовать его в удобное для вас время в рамках одного месяца.

Оба механизма — купля-продажа и сальдирование — работают вместе. Итоги формируются по итогам расчетного месяца. Если ваше совокупное месячное потребление — 1000 кВт·ч, а станция выработала 800 кВт·ч, то разницу, 200 кВт·ч, вы приобретете по тарифу из сети. Если потребление было 800 кВт·ч, а станция выработала 1000 кВт·ч, то разницу у вас купит энергосбытовая компания по ценам оптового рынка.

Если у вас установлен двухтарифный или многотарифный счетчик, то объемы выработки и потребления определяются и сальдируются в рамках соответствующих зон суток — день/ночь, пик/полупик/ночь. То есть в таком случае дневную выработку станции нельзя сальдировать с ночным потреблением из сети — только с дневным.

Вот что необходимо сделать, чтобы все это заработало:

  1. Выполнить технологическое присоединение солнечной станции к объектам сетевой организации. Можно сделать это вместе с присоединением дома к сети или отдельно, если дом уже присоединен. Как подавать заявку на технологическое присоединение, мы уже писали.
  2. Заключить договор купли-продажи электрической энергии с энергосбытовой организацией — с той же, что вас обслуживает. Сделать это можно после или во время процедуры технологического присоединения, обратившись любым удобным способом.

Запомнить

  1. В большинстве субъектов РФ достаточно солнечного света для установки солнечных станций.
  2. С каждым годом целесообразность установки солнечных станций в России увеличивается: цены растут, а станции дешевеют.
  3. Для юридических лиц установка солнечных станций более целесообразна, чем для физических, — из-за разницы цен.
  4. Солнечные станции нецелесообразно ставить на даче, если вы не проживаете там постоянно. Это серьезно увеличит срок окупаемости.
  5. Для экономии на электроэнергии стоит рассматривать сетевые солнечные станции без аккумуляторов. Аккумуляторы в составе солнечных станций позволяют использовать их как резервный источник энергии, но сэкономить на таких станциях не выйдет.
  6. Чтобы воспользоваться преимуществами законодательства о микрогенерации, необходимо официально подключить станцию к сетям и заключить договор со сбытовой организацией.

Автономное электроснабжение: источники и их характеристики

Автономные системы электроснабжения предназначены для обеспечения домов электроэнергией на постоянной основе или в случае аварии на основном источнике получения энергии. Полная автономность дома от внешних сетей электроснабжения может быть обеспечена за счет одного или нескольких источников получения энергии: генераторные установки на жидком топливе, солнечные батареи, ветрогенератор, бытовые гидроэлектростанции. Если же полная автономность не требуется, то в качестве резервного источника питания или источника, от которого можно получать и использовать энергию в случае необходимости, можно использовать один из указанных выше источников автономного электроснабжения.

В качестве автономных источников электроснабжения можно использовать как промышленные образцы, так и самостоятельно изготовленные устройства.

Генераторы на жидком топливе

Автономные источники электроэнергии для загородного дома

Генераторы на жидком топливе представляют собой двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе или бензине. В качестве резервного источника энергии дизельный генератор – один из лучших вариантов. Его компактность, простота обслуживания и доступность топлива делают его таким популярным. Однако использовать генератор на жидком топливе в качестве основного источника электроснабжения не целесообразно. Во-первых, такие установки при своей работе выделяют определенное количество выхлопных газов. Во-вторых, дизельные и бензиновые генераторы работают достаточно шумно, особенно это будет заметно в ночное время.

Бытовые солнечные электростанции

Как сделать солнечные батареи своими руками
Бытовая солнечная электростанция своими руками

Солнечные батареи, установленные на крыше дома – один из наиболее перспективных источников получения энергии. В качестве автономного источника получения энергии солнечные батареи – практически идеальный вариант: они не требуют дополнительного обслуживания; бесшумны в работе; не занимают полезное пространство в доме или на участке; срок службы солнечных батарей достигает 30 лет; вырабатывают электроэнергию 12 месяцев в году, не потребляя при этом ни грамма жидкого или твердого топлива. К минусам использования солнечных батарей можно отнести необходимость приобретения дополнительного оборудования (инвертора напряжения, аккумуляторных батарей, контроллера управления), что сказывается на высокой стоимости всей системы электроснабжения.

Ветрогенераторы

Самодельный ветряк за 150$
Роторный ветрогенератор своими руками

Ветрогенераторы, наряду с солнечными батареями, можно использовать для производства электроэнергии практически на любом участке земли. Поэтому в качестве автономного источника получения энергии ветряки стали так популярны. Еще одно преимущество ветрогенераторов – простота конструкции, которая позволяет из подручных средств сделать собственный ветрогенератор и установить его на своем участке. Единственное препятствие для использования ветрогенератора – отсутствие природного движения воздуха в месте установки.

Портативные гидроэлектростанции

Бесплотинные мини-ГЭС своими руками

Использование бытовой мини ГЭС возможно лишь при наличии рядом с домом реки, за счет которой и будет производиться электроэнергия. Если же такое условие выполнимо, то река послужит идеальным источником получения энергии практически круглый год, за исключением зимних месяцев, когда река замерзнет.




Всего комментариев: 1


Порядок вывода комментариев: По умолчаниюСначала новыеСначала старые

Бесперебойное электроснабжение частного дома — альтернативное решение

См. также: Бесперебойное питание предприятий — промышленные ИБП

Всем нам, так или иначе, доводится сталкиваться с отключением электроэнергии. Особенно неприятно, если подобное случается зимним вечером, когда хочется провести время с семьей, или в летний выходной день, когда приглашенные гости разочарованы испорченными выходными. Альтернативное электроснабжение позволит раз и навсегда избавить себя от подобного дискомфорта!

Компания «ПЛЮСПАУЭР» предлагает вам системы бесперебойного электроснабжения, разработанные и произведенные на базе собственного оборудования, функционал которого реализован по принципу двойного преобразования энергии.

Как это работает?

Схема бесперебойного электроснабжения частного дома PlusPower

  • Вся входящая сеть переменного тока преобразовывается в постоянный ток (см. схему). На выходе прибора происходит обратное преобразование из постоянного тока в переменный, напряжением 220/380 Вольт с идеальной синусоидальной формой сигнала.
  • В цепи, между выпрямителем и инвертором присутствуют аккумуляторные батареи, которые, находясь в заряженном состоянии, мгновенно начинают отдавать электроэнергию при отключении внешней сети в том количестве, которое запрашивает потребитель.
  • Отсутствие момента переключения обеспечивается тем, что аккумуляторные батареи уже находятся в цепи между выпрямителем и инвертором, поэтому наши клиенты не замечают отключения и включения электроэнергии.

Продолжительность работы системы после отключения внешней сети прямо пропорциональна запасу емкости аккумуляторных батарей (АКБ). Она рассчитывается, исходя из вашего среднесуточного объема потребляемой энергии.

Например:

  • в январе 2013 года потребление составило 420 кВт часов;
  • в пересчете на 30 дней календарного месяца это 14 кВт часов в сутки.

Именно такой запас обеспечит дом электроэнергией в течение 24 часов, например при аварийном отключении от внешней сети с сохранением традиционного уровня потребления.

В зависимости от ваших предпочтений и насущных потребностей,
запас энергии может быть любым!
Обращайтесь за консультацией по телефону: +7 (495) 966-01-07

Чтобы обеспечить полноценное бесперебойное электроснабжение загородного частного дома наши специалисты подберут источник бесперебойного питания необходимой мощности — в зависимости от максимального числа одновременно работающих потребителей, подключаемых к прибору. Все расчеты мы производим бесплатно. Пример проекта электроснабжения.

 

Преимущества наших систем

  • Качество. В силу своего внутреннего устройства, оборудование Компании «ПЛЮСПАУЭР» гарантирует качество электроэнергии (стабильные нормативные 220 V) в рабочем диапазоне однофазной сети 90-300 V при 100 %-ой нагрузке; Подробнее. ..
  • Непрерывность. Широкий диапазон входного напряжения инвертора позволяет ему выполнять также и функции однофазного и трехфазного стабилизатора напряжения. Обычный стабилизатор поднимает напряжение при его просадке (на вводе) в ущерб силе тока и выходной мощности. А оборудование нашей компании, благодаря принципу двойного преобразования, по постоянному току заново формирует идеальную синусоиду без каких-либо гармонических искажений;
  • Многофункциональность. Назначение оборудования позволяет использовать его не только в быту. К примеру: дорогая аппаратура медицинских учреждений, чрезвычайно критичная к форме входного сигнала, обеспечивается подобным оборудованием для повышения качества оказания медицинских услуг вне зависимости от наличия или отсутствия внешнего источника электроэнергии.
    Аварийное электроснабжение в медицинских учреждениях позволяет, даже в экстренных ситуациях, сохранить множество жизней. Так же широко применяются промышленные ИБП с мощностью до 500 кВа на станках с ЧПУ и автоматических линиях производства. Подробнее…
  • Надежность. Отличительной особенностью наших инверторных систем бесперебойного электропитания является надежность элементов силовой части электроники с наработкой на отказ более 250 000 часов. Ни один резервный источник электроснабжения на базе двигателя внутреннего сгорания не имеет такого ресурса.

Экономическое сравнение свинцово-кислотных и литий-ионных батарей, применяемых в ИБП.

Реализовать аварийное электроснабжение частного дома можно несколькими способами — от малой части ваших потребителей для обеспечения жизнедеятельности дома (котельная, водопровод, септик, часть освещения), до установки системы бесперебойного питания на полную мощность ввода от линии электропередачи.

Если Вы ищите альтернативное (аварийное) электроснабжение на время отключений электричества — звоните нам: +7 (495) 966-01-07. У нас есть лучшее решение Вашей проблемы!

Полезная информация:

Автономное электричество для дачи.

Способы обустройства и их преимущества

Частые перебои с подачей электроэнергии или невозможность обеспечить дачу бесперебойным электроснабжением, заставляют задуматься над вопросом использования альтернативной электроэнергией. Существующие варианты имеют свои сильные и слабые стороны. Подробнее об этом можно прочитать в статье.

Оглавление:

  1. Способы организации автономного электричества для дачи
  2. Солнечные батареи для дачи
  3. Ветряк для дачи своими руками
  4. Топливные генераторы для дачи
  5. Зеленая система для дачи
  6. Самодельная электростанция для дачи

Способы организации автономного электричества для дачи

Очень многие собственники дач и частных домов не хотели бы зависеть от центрального электрического обеспечения по многим причинам. Это и высокая стоимость электричества, и перебои с подачей, частые поломки трансформаторов и зависимость устаревшего оборудования от погодных условий. По этим причинам все чаще владельцы дач задумываются об автономном электроснабжении. Перед установкой одной из автономных систем необходимо все проанализировать, рассчитать объемы потребления электричества в доме. Необходимо произвести замены осветительных приборов на более экономичные. После этого принимают решение о подборе вида автономного обеспечения.

Когда централизованное энергоснабжение не подходит по каким-либо причинам, есть смысл рассмотреть варианты автономного. Среди автономных источников снабжения электричеством можно выделить следующие:

  • солнечные панели;
  • ветроэлектрические установки;
  • топливные генераторные установки;
  • гидроэлектростанции.

Перед тем, как решить, на какой системе остановить свой выбор, следует внимательно ознакомиться с достоинствами и недостатками каждой.

Солнечные батареи для дачи

Для экономии средств можно использовать альтернативный вариант, который является дешевле — преобразование энергии Солнца в электричество. Солнечная батарея в таком случае – преобразователь.

Солнечные батареи — генератор постоянного тока, к ним подсоединены инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный. Соединенные параллельно и последовательно они дают ток и напряжение. Это дает возможность солнечной батарее работать бесперебойно. Диоды не позволяют батарее разряжаться или перегреваться. Аккумуляторы сохраняют энергию, резистор контролирует заряд, предотвращая использование избыточной мощности.

Базовый комплект солнечной батареи представлен:

  • специальная панель;
  • контроллер заряда;
  • аккумуляторные батареи;
  • инвертор.

Основные преимущества использования солнечных батарей в следующем:

  • практичность и долговечность службы;
  • никаких дополнительный затрат в период эксплуатации;
  • расходуется нескончаемый природный запас;
  • минимум технического обслуживания;
  • высокий показатель коэффициента полезного действия;
  • работа в бесшумном режиме;
  • безопасность для природы.

Есть детали, которые ставят приоритетность использования солнечных батарей под сомнение:

  • зависимость от погоды, а именно солнечного света;
  • немалая стоимость конструкции;
  • инженерные навыки при установке.

Существуют разные виды солнечных батарей:

  • из монокристалического кремния — очень надежны, с долгим сроком эксплуатации, но из-за особых свойств достаточно дороги, по сравнению с другими видами батарей;
  • из мультикристалического кремния — достаточно долгий срок службы, около тридцати лет, с хорошими показателями коэффициента полезного действия;
  • из поликристалического кремния — средний срок службы, коэффициент полезного действия ниже, чем у предыдущих видов;
  • тонкопленочные батареи — недорогие, для местностей с пасмурной погодой и небольшим количеством солнечных дней, в основе батареи лежит специальная светопоглощающая пленка;
  • из аморфного кремния — показатели коэффициента полезного действия невысокие, но в основе батарей лежат фотоэлектрические преобразователи, позволяющие добывать недорогую электроэнергию;
  • из теллурида кадмия — благодаря пленочной технологии коэффициент полезного действия достаточно высокий, цена ниже, чем у батарей из кремния.

Батареи бывают:

  • маломощные — обеспечивают работу основных бытовых приборов и освещение дома;
  • универсальные — дополнительно к освещению отопление большей части дома;
  • высокомощные — покрывают все расходы потребления электричества и тепла.

Солнечные батареи применяются в различных сферах и отраслях:

  • подача света в жилых помещений и общественных организаций;
  • обеспечение энергией различного оборудования;
  • освещение улиц;
  • космическая отрасль;
  • автомобильная отрасль.

Позитивным явлением в использовании солнечных батарей при обеспечении жилища теплом следующее:

  • не требуется сжигание дров, угля, брикетов и это дает возможность существенно сэкономить деньги и не загрязнять окружающую среду;
  • такой способ отопления не станет причиной возгорания;
  • батареи способны функционировать и при незначительном поступлении солнечного света;
  • конструкция независима от энергосистемы;
  • система автоматизирована.

Оправдана ли установка солнечных батарей для частного дома или дачи? Как показывают наблюдения и отзывы пользователей, да. Особенно если они установлены в местности с преобладанием солнечной погоды. В период насыщенного солнца расходы на отопление и освещение можно покрыть полностью, в зимний период около восьмидесяти процентов энергии покрывается за счет энергии солнца. Экономия электричества на даче позволяет экономить бюджет.

Ветряк для дачи своими руками

Существует несколько вариантов ветряков:

  • горизонтальный;
  • вертикальный;
  • турбина.

Они имеют различия и сходства, положительные и отрицательные стороны, но принцип работы одинаковый для всех — преобразование энергии ветра в электричество, накопление в аккумуляторах и использование для потребностей.

Правильно расположенный ветряк дает возможность получать энергию ветра независимо от направления, важна только его скорость.

Принцип работы ветряка для дачи не сложный. Ветер дует на лопасти, к ротару прикреплен генератор, в его обмотке генерируется электрический ток. Он накапливается в аккумуляторах и позволяет питать электроприборы. Иногда устанавливается комплект и з ветрогенератора и солнечной панели.

В состав ветряка входит:

  • ротор;
  • редуктор;
  • защитный чехол;
  • хвостовая лопасть;
  • аккумулятор накопления энергии;
  • преобразователь напряжения;
  • инвертор.

Положительные стороны в использовании ветрогенератора для дома:

  • материальные затраты только на профилактику оборудования;
  • отлаженная работа ветровой станции не требует контроля и вмешательства;
  • почти по всей территории страны возможна продуктивная работа ветряка;
  • невысокий износ деталей.

Отрицательные стороны в использовании ветряка:

  • высокий уровень шума работающего прибора;
  • требует установки громоотвода;
  • необходимо заземление;
  • обязательная установка сигнальной лампочки;
  • вероятность повреждения частей ветряка при сильных ураганных ветрах.

Самый распространенный вид ветряных установок-горизонтальный. Его несложно изготовить в домашних условиях и коэффициент полезного действия этого ветряка достаточно высок. Минусом конструкции есть необходимость скорости ветра выше пяти метров за секунду для его работы.

Как показывает опыт и отзывы пользователей альтернативного энергообеспечения, ветрогенераторы перспективны и позволяют частично или полностью покрыть затраты в использовании энергии.

Топливные генераторы для дачи

Топливные генераторы могут помочь решить ряд вопросов, связанных со следующими обстоятельствами:

  • подача электричества для освещения жилища в ночное время;
  • для функционирования бытовой техники;
  • закачка воды из скважины или полив участка.

Это очень актуально для домов, отрезанных от системы электропитания после ураганов, в результате поломок и обесточивания при различных чрезвычайных ситуациях. Можно долгое время просидеть в ожидании восстановительных работ, а можно включить генератор и продолжить заниматься своими делами. Генератор обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии. Генераторы отличаются своими основными характеристиками, но имеют одинаковую конструкцию.

Преимущества использования генераторов в следующем:

  • гарантия результата — электричество;
  • компактные размеры и легкость переноски;
  • простота эксплуатации;
  • экономичность — энергия вырабатываемая аппаратом дешевле покупаемой у государства.

Основные виды генераторов:

  • бензиновый;
  • дизельный.

По типу работы выделяют:

  • синхронный генератор;
  • асинхронный генератор.

Проживание на территории дачного участка без электричества в настоящее время невозможно. Чтобы не остаться в самый неподходящий момент без электричества, можно использовать генератор.

Зеленая система для дачи

Если вас категорически не устраивают счета за отопление, электроэнергию или вы живете вдали от цивилизации, а протянуть электричество очень затратно- пришло время задуматься об автономном электрообеспечении. В Украине известная компания «Зеленая система» предлагает начинать использовать природные источники. Специалисты компании помогут спроектировать, рассчитать и подобрать оптимальную систему именно для вас.

Зеленый тариф — тариф на электроэнергию от частных лиц и за этот излишек государство платит частнику. На деле получается, что аккумулированная энергия солнца формируется в избытке, излишек поступает в общую сеть, в итоге частное лицо получает прибыль. Оформить все нужно правильно, для этого необходимо:

  • купить, установить солнечную батарею;
  • предоставить письма- уведомления и схему присоединения;
  • согласовать схему в Облэнерго;
  • оформить счет на оплату услуг;
  • запустить панель в течение пяти дней после прохождения оплаты;
  • оформить акт — договор купли — продажи электричества.

Самодельная электростанция для дачи

При удаленности от источников электропитания приходится самостоятельно придумывать варианты сооружения домашней электростанции. В основу этих конструкций чаще всего ложатся источники поступления альтернативной энергии: ветер, солнце, вода. Купить фабричный экземпляр электростанции иногда очень дорого и не всегда предлагаемые варианты удовлетворяют покупателя. В таком случае следует принять во внимание вариант самостоятельного изготовления станций по выработке электроэнергии.

Для создания ветряной электростанции своими руками следует создать ветродвигательную систему, подсоединить генератор и активизировать систему накопления энергии. Для домашней станции по выработке энергии целесообразнее использовать варианты с горизонтальным или вертикальным роторным вращением. Систему с вертикальным вращением проще сконструировать: вал, к которому крепятся параллельные лопасти. Для лопасти подходят материалы из листового железа. Их следует изогнуть в форме дуги, прикрепить к валу. Иногда используется дополнительный механизм по изменению угла лопастей в процессе работы, благодаря чему регулируется воздушное сопротивление. Это помогает избежать разрушения ветряка при наличии очень сильного ветра. Схема автономного энергосбережения поможет построить конструкцию правильно.

Самодельная солнечная электростанция представляет соединение солнечной батареи непосредственно с системой аккумулирования и расходования электричества. Самым дорогостоящим в данной конструкции являются солнечные панели. Необходимо правильно соединить части станции, защитить солнечные элементы, поместив конструкцию в специальный отсек. Станцию следует установить в самом подходящем месте, где энергия солнечного света будет максимальной.

Основное достоинство водяной электростанции – независимость выработки энергии от погодных условий, как с солнечной и ветровой электростанцией. Получение энергии воды – стабильно. Но все равно следует установить систему накопления выработанной энергии. Для построения конструкции необходимо приобрести такие части:

  • лопастная установка;
  • электрический генератор;
  • соединитель.

В качестве генератора можно использовать вал автомобиля. В конце статьи можно посмотреть видео о том, как самостоятельно обеспечить электроснабжение дачи.

Неэффективная подача электроэнергии, перебои напряжения, частые поломки трансформаторов или отключение электричества больше не будет проблемой при наличии домашней электростанции альтернативного электроснабжения. Изучив плюсы и минусы каждого виды конструкций, можно принять решение о целесообразности установки какого-либо прибора для аккумулирования энергии из природных источников.

Для частного дома

Обеспечить свой дом электроэнергией с помощью солнечных панелей или ветрогенератора — это вполне реально и многие системы способны обеспечить ежемесячный пассивный доход своим владельцам.

Сетевая система под зеленый тариф

Станция может не только обеспечить Вас бесплатной электроэнергией, но и позволит получать деньги за дополнительно произведённую электроэнергию. Например, чистая прибыль от солнечной станции мощностью 30 кВт может быть 5000- 6000 $ в год. Тариф, по которому продается электроэнергия от солнечной станции значительно выше, чем тариф для ветрогенераторов, поэтому именно сетевые солнечные системы наиболее популярны и лучше окупаются.

Вот примеры наиболее популярных сетевых солнечных систем

При выборе мощности подобной сетевой системы можно не привязываться к потреблению дома — если система вырабатывает меньше, необходимая электроэнергия будет браться из сети по стандартному тарифу. Но безусловно, чем больше система – тем больше излишков на продажу — и тем быстрее система окупается.


.

Как работает сетевая система?

Устанавливая солнечные панели можно подписать договор о продаже излишков электроэнергии по зеленому тарифу. Облэнерго устанавливается двунаправленный счетчик, который будет считать сколько дом потребил и сколько произвел электроэнергии. И если баланс в Вашу пользу, то за дополнительные кило ватты Вам на счет в банке поступят деньги из расчета 1 кВт = 0,162 евро. Этот тариф будет закреплен за домом, если станция установлена до конца 2021 года и будет действовать до 2030 года.


Автономная или резервная система с аккумуляторами

Сетевая система не подходит, если у вас электроэнергия не подведена или вам необходим резерв на случай отключений.


.

Автономная или резервная система с аккумуляторами

Солнечные батареи или ветрогенераторы вырабатывают постоянный ток, контроллер заряжает аккумуляторы, а инвертор преобразовывает постоянный ток на АКБ (от 12 до 240V DC) в переменный (220/380V 50Hz), пригодный для питания бытовых электроприборов. Такие системы могут совмещаться с сетью, но будут работать и без нее.

Принцип работы системы энергоснабжения на базе солнечных (фотоэлектрических) батарей примерно такой же, как и у системы с ветряной установкой.


Расчет стоимости системы и подбор комплектации оборудования у нас абсолютно бесплатный.

ТОП 5 солнечных батарей для частного дома

Солнечные батареи — источник энергии, которая стоит гораздо меньше, чем электричество из сети. Достаточно один раз вложиться в установку станции, и можно отапливать дом, греть воду и обзавестись автономным источником электричества.

Если вы выбираете солнечные батареи для частного дома или дачи, посмотрите ТОП-5 моделей для бытового использования. Рейтинг составлен по убыванию мощности: от мощных моделей, из которых можно собрать станцию для полноценного электроснабжения загородного дома, до 50-ватных, пригодных для теплиц и летних душей.

Maysun Solar MS300M-60 300W

Панель с максимальной мощностью 300 Вт работает с эффективностью 18,4%. Ее можно эксплуатировать более 25 лет, с минимальными потерями выработки энергии. После 10 лет использования выработка составляет 92%, после 25 лет — 81% от мощности.

Класс защиты IP 65 значит, что батарея полностью защищена от пыли и попадания воды, ее можно эксплуатировать в регионах с частыми дождями и обильным снегом зимой. Осадки не приведут к поломке устройства. Модель также устойчива к температурным перепадам: допустимая температура эксплуатации составляет от -40 до +85°С. Это значит, что панель не выйдет из строя даже под самым палящим  солнцем при сильном нагреве.

Maysun Solar MS270P-60 270W

Еще одна популярная модель арабского производителя Maysun Solar. Поликристаллическая батарея выдает максимальную мощность до 270 Вт и работает с эффективностью 16,6%. Для поликристаллических панелей это показатель выше среднего.

Батарея MS270P-60 так же, как и MS300M-60 получила класс защиты IP 65 и может работать в аналогичном температурном диапазоне. Ее габариты — 1640 х 992 х 35 мм, а вес — 18,5 кг. Батарея подходит для установки в составе станции на участке или на крыше — плоской или скатной.

Hanwha Q.POWER-G5 260Вт 6BB 

Южнокорейская компания разработала технологию Q.Antum, которая позволила увеличить эффективность солнечных батарей. Производитель добился КПД выше, чем у других монокристаллических панелей.

Также устройства Hanwha медленно теряют номинальную мощность. После первого года использования показатель снижается до 97%, после 10 лет — до 92%, после 25% — до 83%.

Поверхность панели покрыта закаленным стеклом 3,2 мм, которое выдерживает порывы ветра, ливень, попадание мелкого мусора и даже града. Алюминиевая рама обеспечивает малый вес конструкции — 18 кг, и устойчивость к сильному ветру и слою снега более 10 см.

Из панелей мощностью 260 Вт можно собрать станцию, которая обеспечит электричеством, теплой водой и отоплением частный дом или дачу. 

SOLARFAM SZ-100-36 100W

Маломощная модель SZ-100-36 100W рассчитана для небольших солнечных станций. Ее мощности хватит, чтобы обеспечить электричеством дачу, в которой живут только летом, или теплицу. Панель работает в температурном диапазоне от -40 до +85°С, защищена от воздействия пыли и воды.

Благодаря малому весу — всего 7,6 кг, ее можно использовать для автономных электростанций. Например, если нужно обеспечить электричеством дачный домик на несколько месяцев.

SOLARFAM SZ-50-36M 50W

Одна из самых компактных моделей производителя SOLARFAM: ее габариты всего 670 х 540 х 30 мм, а вес — 4,1 кг. Благодаря компактному размеру монтаж солнечных батарей этого типа возможен не только на крышах домов и дач. Панель можно установить в мини-оранжерею, где нужно поддерживать заданную температуру и освещение, и даже на бачок летнего душа на участке, чтобы эффективнее прогревать воду.

Класс защиты панели — IP 65, поверхность изготовлена из закаленного стекла толщиной 3,2 мм с AR-покрытием. Благодаря этому конструкция выдержит не только сильный ливень, но и мелкий град размером с горох.

Купить батареи производителей Maysun Solar и SOLARFAM в Минске можно в интернет-магазине Solar Time. Компания продает панели отдельно и готовые комплекты разной мощности: от 3 кВт для дачи до 10 кВт для хозяйств, где нужно постоянно снабжать электричеством и отапливать несколько зданий. Также в компании можно заказать расчет мощности и проектирование солнечной станции под ваши потребности.

Автономное электроснабжение

Современный человек не представляет себе жизни без электричества. Телевидение, интернет, да и обычное освещение – неотъемлемая часть цивилизации. Именно поэтому крайне важно обеспечить бесперебойное электроснабжение дома. К счастью, сейчас длительное отключение электричества – вещь довольно редкая. Однако, стихийные бедствия порой преподносят неприятные сюрпризы, обесточивая целые районы, и ремонтные бригады не успевают быстро устранить неисправность. Подготовиться к таким обстоятельствам можно несколькими способами. Рассмотрим основные из них. 


Генераторы электроэнергии

Этот способ автономного снабжения электроэнергией подойдёт владельцам частных домов. Производимые промышленностью электрогенераторы работают на бензине, газе или дизельном топливе. Вырабатывают такие механизмы довольно значительное количество энергии, способное питать электроприборы высокой мощности. Однако, в связи с высокой стоимостью энергоносителей, использование его весьма затратное и оправдано для исключительных случаев. Многочасовая работа такого прибора, только ради освещения, неоправданна. Да и использовать электрогенератор в квартирном доме очень затруднительно, ввиду высокого уровня шума и выхлопных газов. Для таких целей применяют другие методы.


Аккумуляторные батареи

Хотя аккумуляторы большой энергоемкости стоят дорого, дальнейшее их использование не связано с большими затратами. Впрочем, при монтаже такой системы необходимо учесть ряд факторов. Нужно помнить, что все электроприборы, в том числе и осветительные, рассчитаны на работу с переменным током. Аккумуляторные батареи же выдают постоянный ток. Решить эту проблему можно либо дополнительно используя электроприборы постоянного тока, либо применяя специальные инверторы.

Первый способ менее удобен, поскольку приходится монтировать дополнительную проводку и покупать светильники постоянного тока и напряжения 12 вольт. Второй способ проще, но не дешевле. Необходимо приобрести специальный прибор – инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный и повышающий напряжение с12 вольт от аккумулятора до стандартных 220.

Разумеется, приборы, потребляющие большое количество электроэнергии к аккумулятору не подключишь, так как это приведёт к быстрой его разрядке. Однако обеспечить достаточное освещение квартиры, зарядить телефон, планшет и подключить другие, не очень энергоёмкие приборы – вполне реально. В особенности применение светодиодных ламп существенно увеличивает продолжительность работы аккумуляторной батареи. Если в доме нет отдельной линии для освещения, то при переходе на резервное питание необходимо выключить все лишние электроприборы.

Заряжают такие батареи специальным зарядным устройством, таким же, которые применяют автомобилисты. Очень важно не забывать время от времени разряжать и заряжать аккумуляторы. Это повышает срок их службы, к тому же таким образом можно проверить их работоспособность. При наличии электрогенератора, можно в процессе его работы подзаряжать батареи.


Солнечные батареи

Этот способ альтернативного энергоснабжения целесообразно применять только в регионах с достаточной освещённостью. Солнечные батареи можно устанавливать на крышах домов или на приусадебных участках с солнечной стороны. Её гораздо практичнее применять в поре с аккумуляторными батареями. Ночью, или при высокой облачности аккумулятор будет снабжать дом энергией, а в ясные дни солнечная батарея будет заряжать его.

Стоит учесть высокую стоимость солнечных батарей, и то, что они вырабатывают не так много энергии


Ветрогенераторы

В районах, подверженных частым и сильным ветрам, очень выгодно использовать ветрогенераторы. Поскольку ветер редко дует с одинаковой интенсивностью, для предотвращения скачков напряжения, его тоже необходимо оснастить аккумуляторной батареей.

Сегодня различные фирмы выпускают как большие ветрогенераторы, предназначенные для электроснабжения большого дома, так и портативные устройства для комфортного отдыха на природе.

Автономный дом — обзор

ПРОГРАММА: ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

В этой статье можно представить только очень краткий обзор. С 1974 года BMFT профинансировала более 500 проектов на сумму 2 500 миллионов немецких марок. Таблица 1 дает разбивку по основным темам и выделенному бюджету. Годовые фонды значительно увеличились за последние несколько лет. Установлены новые приоритеты. Многие технологии уже готовы к коммерциализации или уже успешно внедрены, например.грамм. высокоэффективные горелки и низкотемпературные системы отопления, системы централизованного теплоснабжения, тепловые насосы и солнечные системы горячего водоснабжения.

Таблица 1. Возобновляемые источники энергии и энергосбережение Расходы BMFT в миллионах немецких марок

1974 — 89 87 88 89 90
Фотоэлектрическая энергия 567 60 70 97 95
Ветер 252 18 16 34 27
Технологии для развивающихся стран 551 31 36 42 35
Геотермальная 173 5 3 12 15
Солнечная термическая активная / пассивная 238 11 12 11 16
Накопление энергии 130 14 5 7 10
Водород 113 8 10 21 18
Производство биологической энергии 20
Исследовательские центры 268 22 24 24 29
Всего 2507 181 198 255 309

Однако проникновению на рынок возобновляемых источников энергии и энергосберегающих технологий по-прежнему препятствуют высокие инвестиционные затраты и длительный срок окупаемости системы при нынешних ценах на энергию.Поэтому основная цель — повысить рентабельность, эффективность и долговечность этих технологий. Для достижения этой цели в программе проводятся как долгосрочные НИОКР по новым инновационным концепциям, так и демонстрационные программы по внедрению передовых технологий.

Фотоэлектрическим элементам уделяется наивысший приоритет (Таблица 1) в связи с высоким технологическим потенциалом и растущим рынком. Как разработка новых технологий производства солнечных элементов, так и новых концепций солнечных элементов, e.грамм. Ожидается, что тонкопленочные технологии снизят стоимость модулей с 15 до 5 DM / Вт в следующие 10 лет. Долгосрочные усилия включают НИОКР по солнечному водороду, а также базовые НИОКР в недавно начатой ​​программе по фотобиологическому производству водорода.

Другой важной темой программы является развитие возобновляемых источников энергии для применения в развивающихся странах (DC). Очевидно, что использование возобновляемых источников энергии может способствовать их быстро растущему спросу на энергию. Системы возобновляемых источников энергии часто очень хорошо вписываются в существующие децентрализованные энергетические системы постоянного тока.Несколько проектов двустороннего сотрудничества связаны с демонстрацией новых солнечных технологий в конкретных климатических и социальных условиях постоянного тока. Совместные проекты включают в себя фотоэлектрические системы, например телекоммуникации, водяные насосы и солнечные тепловые системы, такие как недорогие воздухонагреватели для сушки, опреснения морской воды, охлаждения и выработки электроэнергии.

Внедрение технологий возобновляемых источников энергии в Германии поддерживается расширенными демонстрационными программами.В 1989 году была инициирована ветровая программа мощностью 100 МВт, которая будет расширена до 200 МВт ввиду большого общественного резонанса и интереса в 1991 году. Недавно BMFT анонсировала программу «1000 солнечных крыш». В рамках этой программы на крышах домов будут установлены фотоэлектрические системы мощностью 1–5 кВт, подключенные к сети. Затраты на установку будут разделены между BMFT (50%), Штатами (20%) и владельцами домов. Излишки электроэнергии можно подавать в сеть по выгодной цене. Программа полевых испытаний и мониторинга предоставит обширный опыт и надежные результаты для оптимизации систем.

Solar Active Technologies

Солнечные системы горячего водоснабжения (ГВС) используются в коммерческих целях более десяти лет. На сегодняшний день в ФРГ установлено более 300 000 м 2 солнечных коллекторов. Усилия в программе были сосредоточены на следующих темах:

долгосрочные программы мониторинга выбранных солнечных установок

программы тестирования солнечных систем ГВС

разработка стандартизированной системы методы испытаний (DIN, ISO)

исследование новых инновационных компонентов и систем, e.грамм. новые напыленные поверхности селективных поглотителей, прозрачная изоляция для высокоэффективных коллекторов.

С 1979 по 1984 год в общественных зданиях было установлено около 140 крупных систем горячего водоснабжения и отопления с использованием солнечной энергии (Peuser, 1990). В рамках программы CEC по открытым плавательным бассейнам с солнечным подогревом в Германии было построено 8 заводов, последние два — в 1988 г., состоящие из недорогих пластиковых поглотителей. Под наблюдением находилось около 40 солнечных электростанций и 6 бассейнов с солнечным подогревом. Бассейны с солнечным подогревом оказались одним из самых экономичных применений солнечной энергии в Германии.Потенциал замены велик: существует более 6000 общественных открытых бассейнов и 300 000 частных бассейнов.

Программа мониторинга отдельных солнечных установок выявила множество недостатков и часто низкую эффективность системы. Это было результатом неправильного планирования и проектирования установок, неблагоприятного контроля, ошибок монтажа и неправильного подключения к традиционной системе резервного отопления. Между тем, все отслеживаемые системы были отремонтированы и показали довольно высокую эффективность.

Эти результаты подтверждают, что активные солнечные системы могут вносить значительный вклад в потребность в энергии даже в менее благоприятных условиях солнечной радиации в ФРГ, при условии надлежащего проектирования и правильной установки и обслуживания установок. Активные солнечные системы могут обеспечивать 250 кВтч / м 2 со стандартными плоскими коллекторами и до 450 кВтч / м 2 с высокоэффективными коллекторами или в низкотемпературных системах предварительного нагрева с использованием солнечной энергии.

Распространение результатов, особенно среди дизайнеров и архитекторов, считается ключевым вопросом программы.Информация о проектах предоставляется в специальном информационном центре BINE, а также на семинарах.

Недавно была завершена обширная программа испытаний 14 коммерческих солнечных систем ГВС (HÖß, A. 1987). Проект выполнила компания TÚV Bayern e.V. определить тепловые характеристики, надежность и экономичность солнечных систем ГВС. Данные программы испытаний использовались компаниями для оптимизации систем и были опубликованы для информирования общественности. Проект начался в 1985 году с долгосрочной программы наружного мониторинга.Солнечные системы должны были обеспечивать 200 литров горячей воды с температурой 45 ° C в день. Системы обычно состоят из 6–8 м 2 солнечных коллекторов (плоских пластин, высокоэффективных трубчатых коллекторов, насосных или термосифонных систем) и водогрейного котла на 200–500 литров. Компоненты прошли отдельные лабораторные испытания. Программа испытаний была расширена в 1987 году на 5 отобранных систем, которые были восстановлены. Усовершенствованные системы показывают хорошие тепловые характеристики, надежность и безопасность. Эффективность системы варьируется от 19% до 47%.Высокоэффективные солнечные коллекторы доставляют потребителю до 600 кВтч / м 2 полезной солнечной энергии. Срок окупаемости 15 и 30 лет был рассчитан при цене энергии 0,21 немецкой марки / кВт · ч.

Разработка стандартов контроля качества является очень важной предпосылкой для внедрения на рынок. В настоящее время разрабатывается стандартная процедура испытаний, позволяющая определить годовую производительность солнечной системы в течение нескольких недель. Исследования проводятся в сотрудничестве с DIN e.В., TÚV Bayern e.V. и университеты Мюнхена, Штутгарта и Аахена / Юлиха. Результаты показывают, что предложенный метод краткосрочного динамического испытания способен определять годовые показатели с точностью около 5%. Этот метод был проверен на нескольких различных небольших солнечных системах ГВС (насосные, термосифонные, плоские и откачанные коллекторы, интегрированные системы накопительных коллекторов). Этот метод предлагается в качестве национального стандарта Германии (DIN) и Международной организации по стандартизации (ISO).В будущей работе будет изучена применимость метода для измерений на месте и для установок больших размеров.

Солнечные пассивные технологии

Эта тема программы охватывает очень широкий спектр научно-исследовательских и демонстрационных проектов, связанных с различными энергосберегающими технологиями и солнечной архитектурой. Усилия сосредоточены на снижении потребности в отоплении помещений. Настоящие стандарты устанавливают верхний предел в 150 кВтч / м 2 a. Готовящееся новое постановление снижает этот верхний предел на 30%.Результаты программы показывают, что технически возможно даже гораздо меньшее потребление тепла. Это было показано, например, в проекте Landstuhl (Gruber et al., 1989) для одно- и двухквартирных домов. Краткое изложение результатов будет представлено ниже. В рамках совместного шведско-германского сотрудничества низкоэнергетические террасные дома были построены в Ингольштадте (ФРГ) и Хальмштадте (Швеция). Потребность в отоплении помещений в этих зданиях в Ингольштадте может быть снижена на 60% по сравнению с обычными зданиями.В новых домах сочетаются шведская строительная и немецкая отопительные технологии. Недавно был начат проект Хайденхайм, который продемонстрировал большой потенциал энергосбережения с доступными в настоящее время технологиями, интегрированными в хорошо спроектированные системы отопления.

В программе также исследуются новые инновационные концепции для строительства энергосберегающих или даже автономных домов. Часть этих усилий включается в сотрудничество МЭА: Солнечные усовершенствованные здания в рамках Программы МЭА: солнечное отопление и охлаждение (Hestnes, 1989).Основные усилия программы Solar Passive направлены на исследования и разработки в области прозрачной изоляции и демонстрацию ее применимости в пилотных проектах. Дальнейшие темы программы — тепловое моделирование зданий и разработка упрощенных инструментов проектирования, которые могут использоваться архитекторами. Германия участвует в проекте CEC PASSYS и во многих других проектах МЭА. Ниже мы кратко рассмотрим только два проекта.

Проект Landstuhl

С 1984 по 1985 год в рамках этого проекта было построено 22 солнечных дома и 3 эталонных дома в Ландштуле и некоторых других местах ФРГ.Дома были хорошо утеплены. Между 1985 и 1987 годами была проведена обширная программа мониторинга для определения тепловых характеристик компонентов и систем. Дома были спроектированы как солнечные пассивные дома с большими окнами, ориентированными на юг, и зимними садами и временными затенениями. В домах установлены низкотемпературные системы теплого пола и воздушного отопления; в 13 домах установлены солнечные системы горячего водоснабжения, а в 6 домах — тепловые насосные системы отопления помещений.Подводя итог, результаты проекта показывают, что наивысший приоритет должен быть отдан исключительно хорошей изоляции здания. Поведение жителей (закрытие жалюзи, работа системы вентиляции) и необходимый комфорт (температура в помещении) существенно влияют на экономию энергии. Солнечная энергия окон в значительной степени компенсируется тепловыми потерями окон с обычным стандартом k = 2,8 Вт / м 2 K (двойное остекление).Оценка программы мониторинга показывает, что зимние сады лишь незначительно снижают потребность в отоплении, примерно на 10%, при условии, что зимой они не отапливаются традиционным способом. Сегодня зимние сады очень популярны в Германии, прежде всего из-за их высокого уровня комфорта.

Солнечные системы горячего водоснабжения обычно показывают КПД 40–55% для систем вакуумных коллекторов и 30–40% для стандартных плоских коллекторов. Солнечные системы ГВС позволили получить полезный прирост солнечной энергии до 2 МВтч / год.Однако это значение сильно зависит от потребления. Низкое потребление ведет к более высоким потерям.

Прозрачная изоляция

Тесное сотрудничество между несколькими исследовательскими институтами и компаниями началось в 1986 году (Götzberger, A., 1989). Тем временем достигнут значительный уровень развития, который уже позволяет применять материалы в пилотных и демонстрационных проектах. Основные исследования и разработки направлены на разработку новых материалов (например, аэрогелей) и оптимизацию термооптических свойств, а также интеграцию в системы (фасады, окна с автоматически управляемыми рольставнями для предотвращения перегрева летом).Недавнее исследование (Lohr et al., 1989) показало, что потребность в отоплении помещений можно снизить на 50% в домах с традиционной изоляцией и до 80% с прозрачной изоляцией. Фасады с прозрачной изоляцией могут удовлетворить потребность в обогреве помещения до 100–200 кВтч / м 2 a. Первые дома были оснащены прозрачной изоляцией. В настоящее время передовые системы установлены в доме на две семьи и многоквартирном доме Sonnenackerweg во Фрайбурге и в домах на одну семью с террасами Hellerhof в Дюссельдорфе.Разработаны интересные и архитектурно приемлемые концепции.

Энергетический самодостаточный подход на основе био-водорода

Abstract

Вследствие парникового эффекта и глобального энергетического кризиса поиск источников чистой альтернативной энергии и разработка приложений для повседневной жизни стали неотложными задачами. В этом исследовании предлагается разработка «автономного дома» с упором на использование современных технологий зеленой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, достижения энергетической автономии и разумного использования энергии для создания устойчивой и комфортной среды обитания.Двумя атрибутами домов являются: (1) самодостаточный энергетический цикл и (2) автономный контроль энергии для поддержания экологического комфорта. Таким образом, автономный дом сочетает в себе энергосберегающий пассивный дизайн, снижающий выбросы углерода, с активными элементами, необходимыми для поддержания комфортной среды.

Ключевые слова: Производство водорода путем темновой ферментации, топливные элементы с протонообменной мембраной, пассивный дизайн, активное оборудование, технология экологически чистой энергии

1. Предпосылки и цели

Усилия по продвижению применения и использования энергии с начала Результатом 20 века стало изобретение многих видов энергоемкого активного оборудования и бытовой техники.В связи с растущим осознанием уязвимости экологической среды Земли с конца 20 века защитники окружающей среды пропагандируют энергосберегающий пассивный дизайн. После парникового эффекта и глобального энергетического кризиса рассвет 21 века заставил мир столкнуться с противоречием между энергосберегающим устойчивым пассивным дизайном и энергоемким активным дизайном, отвечающим требованиям комфорта. Это привело к новой парадигме разумного использования энергии.Сообщества и жилища должны использовать новые методы, такие как датчики, аккумуляторные батареи и преобразователи энергии, чтобы улучшить домашнюю среду [1]. В этом исследовании предлагается разработка «автономного дома на основе энергии биоэнергетики», использующего альтернативную энергию в сочетании с датчиками окружающей среды, компьютерными технологиями и активными архитектурными элементами для улучшения некоторых недостатков производительности пассивных домов.

2. Ретроспектива литературы

«Автономный дом» определяется как дом, который может функционировать независимо от поддержки и услуг со стороны общественных объектов [2].Однако движение автономных домов не требует, чтобы пользователи вели уединенный и скудный образ жизни. Ключевой характеристикой автономного дома является использование технологий экологически чистой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, а также создания устойчивой, высококачественной и комфортной среды обитания. В области архитектуры «автономия» имеет два значения: автономное управление и самодостаточность [3]. Автономия означает, что человек может самостоятельно управлять своими делами и принимать независимые решения без влияния или контроля со стороны других [4,5].Самодостаточность означает, что можно поддерживать самообеспеченность такими ресурсами, как еда, вода и энергия [6].

Хотя автономия и самодостаточность применяются к различным ситуациям в разных областях обучения и предметах, на самом деле они являются частично совпадающими понятиями, которые довольно трудно различить. В социологии самодостаточность используется для описания образа жизни людей, живущих на обочине общества [7]. В области политики социального обеспечения программы самообеспечения призваны помочь семьям с низкими доходами обрести экономическую независимость [8,9].В области городского планирования одно предложение призывает к строительству самодостаточных индивидуальных домов вокруг большого общего дома с общими удобствами, чтобы преодолеть отчуждение современных подразделений и создать совместную жилую среду [10]. В архитектуре автономные легкие дома относятся к жилищам кочевых народов. Конечно, кочевничество также рассматривается как образцовый самодостаточный образ жизни. В области защиты окружающей среды автономия недавно стала ключевым принципом в технологиях зеленой энергии и использовании водных ресурсов [11–14].В Нидерландах самодостаточность представляет собой концептуальную основу, включающую как технологическую, так и экологическую политику [15]. Использование чистой энергии и бытовой техники — необходимые условия для комфортной жизни [16]. Тем не менее, проживание в автономном доме не означает, что его жители должны вести жизнь кочевников или людей, находящихся на обочине общества. Вместо этого в автономном доме применяются альтернативные источники энергии и другие соответствующие технологии в соответствии с принципом автономии и, таким образом, снижается зависимость от ископаемого топлива и сокращаются выбросы углекислого газа, чтобы улучшить глобальное потепление, сохраняя при этом высококачественную среду обитания.

Множество разногласий по-прежнему связано с поиском автономии в области энергетики и ресурсов. Согласно книге 2004 г. « Почему глобализация работает, » экономиста Вольфа [17], защитника рыночной экономики, разделение глобальной экономики на самодостаточные регионы или отдельных лиц приведет к развороту и краху глобализации. это происходит с 1960-х годов, что приведет к атрофии цивилизации. Недавнее принятие Китаем защитной политики продовольственной самообеспеченности, направленной на обеспечение продовольственной безопасности, стало сильным ударом по рыночной экономике.Тем не менее, целенаправленное продвижение рыночной экономики также является весьма сомнительной стратегией. Во времена нехватки продовольствия в мире Япония, которая изначально была самодостаточной в рисе, фактически использовала рис для производства автомобильного топлива и разработала «машину для рисового спирта». Но несмотря на то, что это расширило возможности применения и повысило ценность продовольственных культур, скептически настроенные японские исследователи считают, что это приведет к увеличению цен на продовольствие и приведет к трудно решаемой нехватке сырья [18].Король Таиланда Пумипон выступает за экономическую самодостаточность, делая упор на региональном или индивидуальном стремлении к энергетической и ресурсной автономии. Помимо преимуществ самодостаточности и независимого контроля, автономия также может обеспечить энергосбережение и сокращение выбросов углерода за счет ограничения торговли и транспортировки энергии и ресурсов [19]. Область экономики основана на предпосылке, что человеческие потребности безграничны, а ресурсы ограничены; он подчеркивает функционирование рыночного механизма, но не учитывает влияние таких нерыночных факторов, как возобновляемые ресурсы и влияние на экологию на экономические системы.Естественный мир в конечном итоге поддерживает человеческие экономические системы. Эксплуатация человеком окружающей среды в течение последних сорока или пятидесяти лет вызвала огромные разрушения и, скорее всего, будет иметь необратимые последствия [20]. Такие вопросы, как автономия, проводить ли локализацию или глобализацию и поддерживать ли экономическую самодостаточность или рыночную экономику, остаются весьма противоречивыми. Наконец, очень сложный вопрос — как использовать архитектурный дизайн для сохранения автономии в энергии и ресурсах.

Термин «автономный дом» был впервые предложен Александром Пайком, целью исследования которого было разработать систему обслуживания дома, которая могла бы снизить потребление местных ресурсов [21]. В 1975 году Вейл определила автономный дом как дом, который может функционировать независимо и не требует дополнительных затрат со стороны близлежащих коммунальных служб. Этот тип дома не нужно было подключать к таким услугам, как газ, вода, электричество или канализация; он использовал альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия или энергия ветра, и мог очищать собственные сточные воды и сточные воды.Таким образом, он не загрязнял окружающую среду и не тратил впустую энергию. Первый автономный дом, согласующийся с теорией, был спроектирован и построен в 1993 году создателями автономного дома Брендой и Робертом Вейлом [22]. Этот дом обеспечивает автономию в области водоснабжения, энергетики, канализации и очистки сточных вод, а также производит электроэнергию для использования в городе. Конечно, многие построенные сооружения, соответствующие принципу автономии, долгое время существовали в естественных экологических системах. Например, курганы термитов используют некоторые ключевые принципы пассивного дизайна.представлены четыре структуры, воплощающие принципы автономного проектирования, и обсуждаются их функции / размер, расположение, ключевые технологии, принципы проектирования и значение исследований.

Таблица 1.

Анализ зданий с применением автономных принципов.

Имя
Изделие
Курганы [23] Автономный дом [22] Жилищный проект Хокертона [24] Самостоятельный небоскреб [25]
Иллюстрация
Дизайнер / год Термиты / неизвестно Бренда и Роберт Вейл / 1993 Бренда и Роберт Вейл / 1998 Мэтью Спаркс / запланировано
Функция Подземный дом Частный дом Сообщество аренды Офисное здание
Расположение Африка Ноттингемшир, Англия (центр города) Хокертон, Англия (пригород) Эр-Рияд, Дубай и Бахрейн (побережье)
Ключевые технологии и принципы проектирования Термите курганы имеют пассивную конструкцию, регулирующую воздушный поток и сохраняющую энергию.Курганы дают термитам автономию: помимо обеспечения комфортной среды обитания, курганы также способствуют росту грибов (которые утилизируют отходы термитов). Энергия получается от солнца и ветра; дождевая вода собирается для использования в качестве питьевой. Дом построен с максимально возможным использованием переработанных и местных материалов. Электроэнергия, водоснабжение и очистка сточных вод в общине обеспечиваются системой с нулевым выбросом углекислого газа; продукты питания выращиваются по технологии пермакультуры.Сообщество состоит из пяти модульных одноэтажных засыпок. Модульная конструкция упрощает строительство домов и снижает затраты. Цилиндрическая форма башни обеспечивает минимальную площадь воздействия солнечных лучей и, таким образом, снижает потребность в энергии для кондиционирования воздуха. На крыше есть ветряная турбина, солнечные батареи и аккумуляторные батареи для аварийного использования. Солнечные батареи на море вырабатывают энергию из водорода, извлекаемого из морской воды. Энергия хранится в водородных топливных элементах для использования в ночное время.
Значение для исследований Сканирование и компьютерное моделирование термитников предоставили исследовательскую модель для пассивного энергосбережения и удаления отходов. Этот дом, расположенный в центре современного западного города, демонстрирует автономный и устойчивый образ жизни. Ограничения по контрактам на строительство домов, общественное планирование и аренду формируют это кооперативное автономное сообщество. Использует современные зеленые технологии, поддерживает устойчивое развитие окружающей среды и создает высококачественную комфортную среду обитания.

3. Теоретическая основа

В соответствии с определением автономного дома, ретроспективой литературы и анализом конкретных случаев, с макроскопической точки зрения, автономное проектирование дома включает три области: устойчивую окружающую среду, архитектурное проектирование и энергетические приложения. ().Обращаясь к микро-точке зрения, соображения устойчивости и применения энергии включают (1) технологию зеленой энергии (возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра, энергия биомассы, гидроэнергетика (включая разность потенциалов и приливную энергию) и термоядерный синтез), (2) видение и цели, (3) факторы выбора зеленой энергии и оценка осуществимости. Что касается энергетических приложений и архитектурного проектирования, элементы включают (1) цикл самообеспечения, (2) преобразование и форму энергии (включая преобразование и расчет энергии и работы, соответствие между входами и выходами и методы обработки), (3) поддержку здания. система и (4) оценка осуществимости.Архитектурный дизайн и соображения устойчивости включают (1) автономную среду (расположение дома, планировку и размер), (2) автономное проживание (независимые жилища или форма кооперативного сообщества) и (3) автономный дом (принципы пассивного проектирования, дополнительное использование активного оборудования для повысить производительность) ().

Макроскопическая перспектива автономных домов.

Микропредметы в автономных домах.

4. Моделирование и эмпирические исследования

4.1. Видение и цели

Автономный дом на основе био-водородной энергии предполагает, что в течение десяти лет технология водородной энергетики достигнет уровня зрелости, позволяющего использовать ее во многих повседневных применениях.Когда это время придет, каждая семья сможет установить «резервуар для брожения, вырабатывающий водород», похожий на септик, и водородные топливные элементы размером примерно с кондиционеры на окнах. Если проектная цель производства водородной энергии, удовлетворяющая средней потребности домохозяйства в электроэнергии 3 кВт, может быть достигнута, на каждые 200 000 домохозяйств потребуется на одну тепловую электростанцию ​​меньше (т. Е. Вырабатывающую в среднем 600 МВт). Распределенные электрические системы в домашних условиях могут снизить зависимость от крупных центральных электростанций и, таким образом, достичь целей энергосбережения, сокращения выбросов углерода и энергетической автономии.

4.2. Технология «зеленой» энергии и био-водородная энергия

Принимая во внимание стремление к автономному производству и потреблению электроэнергии в домашних условиях, какая форма альтернативной энергии является наиболее подходящей в качестве основного источника энергии для домашних хозяйств? Этот вопрос давно вызывает у энергетиков и экономистов. Согласно рекомендации исследовательской группы по применению био-водородной энергии Университета Фэн Чиа, система с наибольшим коммерческим потенциалом представляет собой «систему выработки энергии в реальном времени на био-водороде», состоящую из блока производства водорода темного брожения (анаэробный биореактор с непрерывным перемешиванием, CSABR) и топливных элементов с протонообменной мембраной (PEMFC).Этот тип системы может генерировать возобновляемую энергию, а также обрабатывать городские отходы и сточные воды. Факторы оценки зеленой энергии включают такие объективные условия, как доступность сырья, климатические факторы, ограничения площадок, пороговые значения производственных технологий и удельные затраты. Для сравнения, хотя солнечную и ветровую энергию легко получить, они сильно зависят от климата и относительно ненадежны. Гидроэнергетика подлежит ограничениям на размещение, а ядерная энергия имеет гораздо более высокий технологический порог, чем могут выдержать обычные домохозяйства.С точки зрения энергетической автономии домашних хозяйств, производство водорода из биомассы и выработка электроэнергии предлагает преимущества легко добываемого сырья, свободу от климатических воздействий, стабильную выходную мощность, отсутствие ограничений на площадку и относительно низкий порог технологии производства.

В этом исследовании рекомендуется использовать энергетические системы биомассы, включающие преобразование биомассы в водород, который затем хранится в форме с высокой плотностью и в конечном итоге преобразуется в формы энергии, которые могут использоваться в домашнем хозяйстве.Подходящие типы биомассы включают навоз животных, отходы сельскохозяйственных культур, древесину, сахарные культуры, городской мусор, городские сточные воды, водные растения и энергетические культуры. Из них наиболее важную роль будут играть городские отходы, такие как городской мусор и городские сточные воды. По оценкам, Тайвань в настоящее время производит шесть миллионов тонн органических отходов ежегодно, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства энергии из биомассы.

4.3. Цикл самообеспечения

Для того, чтобы соответствовать принципам самообеспечения энергией, автономный дом на основе био-водорода должен завершить цикл самообеспечения, включающий производство, хранение, контроль распределения, загрузку приложений, переработку, утилизацию и повторное использование. .Под средой жизнеобеспечения понимается экосистема в биосфере Земли, которая может удовлетворить физиологические потребности живых организмов. Экономические системы должны получать функции жизнеобеспечения от естественной среды, иначе они не смогут выжить. Основная тема концепции устойчивого развития заключается в том, что последствия действий человека должны подвергаться определенным ограничениям, чтобы не разрушать разнообразие, сложность и функции экологических систем жизнеобеспечения [26]. Как следствие, эффективно функционирующая автономная система, основанная на человеческом обществе, должна объединять экологические и экономические аспекты, если она хочет реализовать идеалы устойчивого развития.показывает, что мировые ресурсы и энергия будут быстро исчерпаны из-за эффекта энтропии в рыночной экономике, уделяя особое внимание только процессу, охватывающему только сырье, производство и потребление продуктов [27]. показывает, как устойчивое развитие должно объединять экологию и экономику, делает упор на переработку и повторное использование после потребления и опирается на цикл самодостаточности для снижения потребления энергии и замедления энтропии.

Цикл самообеспечения.

4.4. Система поддержки здания

В соответствии с циклом энергетической самообеспеченности здание может рассматриваться как средство преобразования массы в энергию и должно быть циклом, состоящим из производства энергии, хранения, управления распределением, приложений загрузки, рециркуляции, утилизации и повторного использования .Здание также должно иметь опорную систему, включающую: (1) камеру для производства био-водорода, (2) резервуар для хранения водорода, (3) установку для подачи водорода, (4) топливные элементы, (5) другие вспомогательные альтернативные источники энергии. (солнечная энергия, энергия ветра и т. д.), (6) аккумуляторные батареи, (7) преобразователь, (8) диспетчерская и панель описания и (9) силовая нагрузка здания. Если в будущем будут использоваться автомобили на водородных топливных элементах, то (10) можно добавить установку для заправки водородом. Если количество электроэнергии, вырабатываемой зданием, может превышать его потребление и может быть предоставлено другим местным пользователям, то можно добавить подключение к электросети общего пользования ().Биологическая камера производства водорода состоит из пяти основных компонентов: (а) резервуар для субстрата, (б) резервуар для питательной соли, (в) резервуар для ферментации для производства водорода, (г) резервуар для разделения газа и жидкости и (е) устройство для очистки водорода. Система производства энергии на основе биоводорода в реальном времени включает в себя процессы производства водорода, хранения водорода, поставки водорода и его использования ().

Биоводородная система выработки электроэнергии в реальном времени.

4.5. Технико-экономическое обоснование

В этом разделе делается попытка определить на основе проектной цели производства энергии на био-водороде, удовлетворяющей средней потребности домохозяйства в электроэнергии в 3 кВт, какое вспомогательное оборудование потребуется, объемы помещений, площади и расположение, а также схему плана. здания.Эта информация послужит ориентиром для проектирования односемейных автономных домов.

Согласно информации Taiwan Power Co. [28], статистика за последние пять лет показывает, что домашнему хозяйству необходимо 3–4 кВт установленной мощности. Согласно Лин [29], ферментационный резервуар для производства водорода 3 объемом 3,2 м может удовлетворить потребности в энергии обычной семьи. Однако, если в качестве сырья выбрана биомасса, переменные, такие как методы обработки и преобразования, а также факторы окружающей среды (температура, влажность, давление и т. Д.)) повлияет на скорость производства водорода и плотность водорода. Установка резервуара для хранения водорода может решить проблемы, связанные с переменной производительностью. Избыточный водород можно хранить и использовать в тех случаях, когда его количество недостаточно. Согласно системе выработки энергии в режиме реального времени на биоводороде, разработанной университетом Фэн-Чиа, в течение 300 дней использования каждый литр резервуара для производства биоводорода генерировал 1,15 ± 0,08 литра водорода в час. Когда маленькие светодиоды были подключены к системе, работающей при температуре окружающей среды (25 ° C), ток и напряжение были равны 0.38 А и 2,28 В соответственно. Согласно формуле мощность = ток × напряжение, система вырабатывала в среднем 0,87 Вт (0,38 × 2,28 = 0,87 Вт). Следовательно, можно консервативно оценить, что резервуар для ферментации для производства водорода объемом 3222 л (≈3,2 м 3 ) потребуется для размещения средней домашней нагрузки в 3 кВт ((3000 / 0,87) ÷ (1,15–0,08) = 3222 L ≈ 3,2 м 3 ). Это примерно размер обычного коммерческого септика (2–3 м 3 ). На экспериментальной установке по производству био-водорода Университета Фэн Цзя () пять основных компонентов камеры для производства биогидроида (резервуар для субстрата, резервуар для питательной соли, резервуар для ферментации для производства водорода, резервуар для разделения газа и жидкости и устройство для очистки водорода) имеют соотношение объемов 2: 2: 1: 1: 1.Как следствие, общий объем камеры производства био-водорода будет в семь раз больше, чем объем бродильного чана для производства водорода, то есть 22,4 м 3 . Предполагая, что в обычном доме с вертикальным просветом 2,5 м потребуется примерно 15 м 2 площади оборудования (при условии, что высота резервуара составляет 1,5 м). Если коридоры и другое оборудование занимают одну четверть помещения для производства био-водорода, тогда для помещения потребуется общая полезная площадь 20 м ( 2 ).Коммерческие топливные элементы мощностью 3 кВт имеют объем примерно 0,33 м 3 (http://www.solore.com.tw/power/fuel/stacks/3kw.htm). Резервуары для хранения водорода должны быть в состоянии хранить достаточно водорода в течение трех дней. Так как среднее домашнее хозяйство на Тайване использует примерно 3 × 320 ÷ 30 = 32 кВтч каждые три дня, а топливный элемент мощностью 3 кВт требует 36 л водорода в минуту, 36 л водорода могут, таким образом, произвести 0,05 кВтч. Таким образом, на три дня потребуется примерно 32 ÷ 0,05 = 640 л водорода. Коммерческий резервуар для хранения водорода объемом примерно 1.68 м 3 (http://www.hbank.com.tw/fc_products_pr_05.htm), следовательно, можно использовать в этом приложении. Согласно фактическим данным Исследовательского центра энергетики и ресурсов FCU, при рабочем объеме 3 л и HRT 8 ч концентрация исходной матрицы будет 20 г ХПК / л, и система будет вырабатывать 0,87 Вт электроэнергии. . Кроме того, поскольку 20 г ХПК / л = 17,8 г сахарозы / л (фактические данные), для получения 0 потребуется 6,675 г сахарозы / ч (3–1 / 8 ч x 17,8 г сахарозы / л = 6,675 г сахарозы / ч).87 Вт и 23 017 г сахарозы / час потребуется для выработки 3 кВт (6,675 г сахарозы / час x 3000 / 0,87 = 23 017 г сахарозы / час). По данным Taiwan Power Corp., среднее ежедневное потребление электроэнергии домохозяйством составляет 10 кВтч, поэтому система должна работать в течение 3,3 часа в день, чтобы обеспечить ежедневную электрическую нагрузку домохозяйства в 3 кВт (10 кВтч / 3 кВт). Таким образом, на одно домохозяйство в день потребуется в общей сложности 75 956 г сахарозы (23 017 г сахарозы / ч × 3,3 ч / день = 75 956 г сахарозы / день).

Экспериментальная установка по производству био-водорода (слева, внутри; справа, снаружи).

дает размеры объемов и площадей помещения для хранения сырья биомассы, помещения для производства био-водорода, топливных элементов, резервуара для хранения водорода и диспетчерской, а также модель. показывает схематический план системы производства энергии в реальном времени на биоводороде в качестве образца для проектирования односемейных автономных домов.

Схематический план системы выработки энергии в реальном времени на био-водороде.

Таблица 2.

Оценки функциональных областей и модель исследования.

Функция Объем Площадь
Склад биомассы 7,5 M 3 3 M 2
Камера для производства био-водорода 22,4 M 3 20 M 2
Топливные элементы 0,33 M 3 0,5 M 2
Бак для хранения водорода 1.68 M 3 1,5 M 2
Диспетчерская 7,5 M 3 3 M 2

4.6. Автономное управление

В соответствии с принципами энергетической автономии при проектировании дома, ориентированном на потребности пользователей, необходимо, помимо соблюдения пассивной планировки и принципов проектирования здания, также учитывать использование активных адаптивных устройств. Активные устройства можно использовать для повышения производительности пассивного здания, улучшения автономного управления энергетическими приложениями и поддержания комфортной среды обитания.

Автономный дом в этом проекте будет использовать тепловую выталкивающую вентиляцию с использованием лестницы в качестве вентиляционной башни. Из-за эффекта тепловой плавучести горячий воздух обычно попадает в вентиляционную башню по лестнице и выходит через верхнюю часть башни из-за эффекта воздушного потока. Однако, когда внешнее давление превышает давление в помещении, при вентиляции с тепловой плавучестью может возникнуть обратный поток воздуха, и горячий воздух не сможет выйти. Когда датчики перепада давления и вычислительная техника используются в сочетании с клапаном воздушного потока, если в вентиляционной башне есть отрицательное давление по сравнению с воздухом снаружи, можно включить вентиляционный вентилятор наверху башни или угол наклона воздуха регулируемый клапан потока, чтобы гарантировать, что внутреннее пространство градирни имеет положительное давление по сравнению с наружным воздухом, и горячий воздух может легко выходить.Из-за этого в автономном доме будет использоваться активное устройство, обеспечивающее оптимальную вентиляционную работу башни с пассивной тепловой плавучестью () [30].

Проект башни вентиляции тепловой плавучести (рисунок Чен Ниен-Цзы).

5. Рекомендации и выводы

Исследование устанавливает схему возможного автономного дома, основанного на водородной энергии, который не будет производить загрязнений и не тратить энергию. Предложения для будущих исследований:

(1) Модель выработки и использования энергии в жилых домах независимого островного типа:

В этом исследовании основное внимание уделяется развитию автономных городских жилых домов, подключенных к государственной энергосистеме. распределенные электрические системы на базе могут снизить зависимость от крупных центральных электростанций.Однако дома, расположенные в отдаленных пригородах и местах, где общественное электричество недоступно, испытывают еще большую потребность в автономных энергетических системах. Тем не менее, дальнейшие исследования должны изучить, как поддерживать стабильность и производительность выработки энергии, прямого использования, хранения и поставки для использования. Исследования могут также быть сосредоточены на модификации бытовых генерирующих систем для подачи питания переменного тока и изучении моделей использования и распределения, а также бытовых приборов и оборудования, которые подходят для питания переменного тока.

(2) Интеграция и управление несколькими энергетическими системами:

В соответствии с принципами энергетической автономии здания могут поддерживать несколько источников энергии (таких как энергия биомассы, солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергия и геотермальная энергия и т. Д. .). Поэтому дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на стабильном использовании нескольких источников энергии и различных типов производимого ими тока (переменного или постоянного тока). Потребуются более эффективные платформы управления энергией, чтобы избежать ненужных потерь при преобразовании энергии.

(3) Изучение экологических характеристик городских систем с точки зрения энергетики:

Согласно широкому определению экосистемы, города можно рассматривать как часть экосистемы. Дальнейшие исследования могут изучить метаболизм материи, преобразование энергии, круговорот воды и денежные потоки в городской производственной и потребительской деятельности, а также изучить динамические механизмы, функциональные принципы, экономические и экологические преимущества, пространственные структуры и правила управления городскими системами.

(4) Обработка сточных вод и химическая потребность в кислороде (ХПК), когда биомасса используется для производства водорода:

Поскольку водородный генератор на биомассе Университета Фэн Чиа производит лишь небольшое количество сточных вод, эти сточные воды смешиваются с бытовыми сточными водами кампуса и сбрасываются непосредственно в канализацию сточных вод университетского городка; он направляется в пруд для очистки сточных вод университета, а затем сбрасывается в городскую канализационную систему. Однако необходимо будет создать очистные сооружения на уровне общин, когда в будущем установки по производству водорода из биомассы станут обычным явлением.Такие объекты должны снизить ХПК сточных вод от производства водорода в достаточной степени, чтобы соответствовать стандартам выбросов, прежде чем воду можно будет сбрасывать в городские системы сточных вод. Потребуется сотрудничество с инженерами по охране окружающей среды, чтобы интегрировать соответствующие меры по контролю за загрязнением.

Это исследование рассматривает автономный дом, основанный на био-водородной энергии, как ключевую технологию жилищного строительства нового поколения. Это имеет два значения: во-первых, самодостаточный энергетический цикл дома, состоящий из производства, потребления и переработки, удовлетворяет потребности устойчивого развития.Во-вторых, использование датчиков, вычислительных механизмов и адаптивных архитектурных элементов позволит автономно управлять окружающей средой. Что касается применения и повторного использования энергии и ресурсов, автономный дом этого типа может согласовать проект пассивного энергосбережения с потребностями в энергии активных устройств, удовлетворяя потребность в комфортной среде.

Чтение EAP

Чтение EAP

Автономный дом

Автономный дом на его участке определяется как дом, работающий самостоятельно. любых входов, кроме тех, что из его ближайшего окружения.Дом не связан к магистральным сетям газа, воды, электричества или канализации, но вместо этого использует источники дохода-энергии солнца, ветра и дождя, чтобы обслуживать себя и обрабатывать собственные отходы. В некотором роде он напоминает наземную космическую станцию, которая спроектирован так, чтобы обеспечить среду, подходящую для жизни, но не связанную с существующее жизнеобеспечивающее сооружение Земли. Автономный дом использует живительные свойства Земли, но при этом обеспечивает среду обитателям без нарушения или изменения этих свойств.

Хотя дом самообслуживания является полезной отправной точкой для экспериментов автономно, так как образует небольшой блок, который можно спроектировать, построить и протестировать за относительно короткое время идея может быть расширена за счет включения самодостаточности в пище, использование материалов на месте для строительства и сокращение строительство и обслуживание технологий до уровня, на котором техники могут быть поняты и оборудование, отремонтированное лицом без специальной подготовки. Хотя можно выжить с помощью доиндустриальных технологий, это не так. что предлагает автономная жизнь.Однако в настоящее время технологии появляются быть эксплуатируемым ради самого по себе, не задумываясь о его преимуществах, использовании или последствиях на людей или внешнюю среду. Нас убеждают ожидать более качественного материала уровень жизни, когда для большинства тот стандарт, который у нас уже есть на Западе вполне адекватно. Незначительное повышение этого стандарта может только с использованием еще большего количества имеющихся ресурсов земли. Что необходимо для американского образа жизни (полный центральный отопление, кондиционер, машина на человека) считаются, хотя и в меньшей степени теперь, как роскошь для европейцев, и то, что считается необходимым для удовлетворительного Европейская жизнь (достаточно еды, дом и топливо для обогрева, доступ к транспорту) было бы роскошью для «третьего мира».Если мы не сможем найти способ прокачки рационально, пока есть время подумать над проблемой, тогда выравнивание может быть навязано нам из-за нехватки ископаемого топлива, на котором западные экономика так сильно зависит от коллапса, который должен изменить нашу образ жизни, если мы вообще хотим выжить.

Автономный дом не рассматривается как шаг назад. Это не просто романтическое видение «обратно в землю», где жизнь снова принимает сельский ритм и каждый человек зависит от себя и своего ближайшего окружения в своем выживании.Скорее, это другое направление для общества. Вместо роста стабильность — это цель; вместо того, чтобы работать, чтобы заработать деньги, чтобы платить другим людям сохранить ему жизнь, человеку предоставляется выбор самообеспечения или работая, чтобы заплатить за выживание. В настоящее время такого выбора нет. ‘Падение out ‘now — игра для тех, у кого есть личные средства.

Стабильность была бы очевидной целью, если бы не тот факт, что общество так ориентирован на рост во всех смыслах. Стабильная популяция, производящая только то, что это действительно необходимо, причем каждая статья рассматривается с учетом материала он сделан и что с ним делать по истечении срока его полезного использования, и находя всю свою силу в том, что можно выращивать или от солнца, дало бы человеку вернуть себе истинное место в мировой системе.Однако общество потребления может существовать. только живя за счет основных ресурсов Земли, независимо от того, хранится ли топливо или запасы кислорода для работы механизмов растущей экономики; а также, как часто было показано, эти резервы не безграничны. Нехватка нефти в 1974 году дал представление о вынужденной экономике «без роста» и о нашем выживании при любых обстоятельствах. цена или трудности станут первым уроком стабильности. Будет ли этот урок обеспечить стимул для еще большего роста экономики, основанной на атомной энергии, или это могло бы стать основой более рационального общества, еще предстоит выяснить.В автономный дом будет составлять лишь очень небольшую часть этой общей картины, но это объект, который можно постичь и реализовать в материальных терминах в настоящее время.

Однако привлекательная идея дома, вырабатывающего собственную электроэнергию и рециркулирующего собственные отходы реализовать почти так же сложно, как идею стабильной экономики. Помимо физических ограничений источников дохода, система может быть только незначительно конкурентоспособными с существующими методами обслуживания домов. Эту трудность можно было бы устранить, если бы автономия не укладывалась в рамки настоящая система.Однако на данный момент дома уже дороже, чем большинство людей может себе позволить идею увеличения капитальных затрат на дома, даже хотя будущие эксплуатационные расходы будут сокращены, это никогда не может быть принято.

Идея автономии, вероятно, возникла в результате двух поисков. Первым было получить бесплатную электроэнергию для отопления дома и т. д., так что не нужно покупать обычное топливо, а второй заключался в том, чтобы освободить планирование сообществ. В настоящее время любая новостройка должны подключаться к существующей или специально созданной сервисной сети.Города, следовательно, расширяются по краям, чтобы дома оставались подключенными к сети, хотя расширение ограничивается размером существующих обслуживающих предприятий. Снятие ограничения позволит строить дома практически в любом месте, а общины будут сформированы по более логичной причине, чем необходимость кормления и поения в центральных точка. Существующие города можно сравнить с младенцами в том смысле, что они полностью обслуживаются. извне, и контроль их функций находится в ведении очень мало людей.Если кто-либо объявляет чрезвычайное положение, полмиллиона люди могут сидеть в темноте, не в силах помочь себе. Автономия могла обеспечить чтобы каждое сообщество стало взрослым. Каждый человек или сообщество будут контролировать собственного отопления, освещения, производства продуктов питания и т. д. Настоящая децентрализация контроля будет достигнуто, и каждый человек станет самоуправляемым.

Насколько желательна такая децентрализация с политической точки зрения с удалением выбор от немногих к многим открыт для обсуждения.Автономная страна будет означать тот, где не было бы роста экономики, где население размер строго контролировался, когда невозможно было обеспечить более высокий уровень жизни. ожидается, где ресурсы распределяются поровну между всеми мужчинами, где свобода действие ограничивалось необходимостью выжить. Общество будет непохожим на что мы знаем на данный момент. Он будет включать в себя что-то из многих предыдущих политических доктрины, но это было бы направлено на обеспечение выживания человечества, учитывая что наш нынешний способ жизни за счет капитала не может продолжаться вечно.

Любое принятие желательности автономии может быть основано только на вере. Если вы считаете, что человеку важно быть частью его естественной экологии, чтобы знать, как достигается выживание, чтобы контролировать свою жизнь, а затем автономия — логичный результат. Однако если вы верите, что человечество всегда решил каждую возникающую проблему, что в конечном итоге будет найден способ обращения с ядерными отходами после определенного количества лет исследований и преимущества дешевой атомной энергии перевешивают возможные опасности, то есть нет аргументов в пользу автономии, и статус-кво будет сохранен.

(из Автономный дом — проектирование и планировка для самоокупаемости Бренда и Роберт Вейл)

Энергетический самодостаточный подход на основе био-водорода

Int. J. Environ. Res. Общественное здравоохранение 2009, 6

разработка. Во-вторых, использование датчиков, вычислительных механизмов и адаптивных архитектурных элементов

позволит автономно управлять окружающей средой. Что касается применения и повторного использования энергии

и ресурсов, автономный дом этого типа может согласовать проект

пассивного энергосбережения с потребностями активных устройств в энергии, удовлетворяющими потребности в комфортной среде.

Благодарности

NSC 96-2218-E-035-004, NSC 97-2218-E-035-006, проекты Университета Фэн Цзя : FCU-

07G27501 и FCU-08G27201.

Ссылки

1. Capelli, L .; Гуалларт В. Самостоятельное жилищное строительство. Iaac, Ed .; Актар: Нью-Йорк, США, 2006 г .; С. 6-13.

2. Vale, B .; Вале Р. Автономный дом: проектирование и планирование для самоокупаемости; Темза и

Гудзон: Лондон, Великобритания, 1975 год; стр.7.

3. Харпер, П.Достаточно для себя нового автономного дома; Возрождение: Девон, Великобритания, 2002.

4. Американское наследие. Доступно в Интернете: http://en.wikipedia.org/wiki/Self-sufficiency (по состоянию на

,

февраля 2009 г.).

5. Yourictionary.com. Доступно в Интернете: http://www.yourdictionary.com/ahd/s/s0244800.html

(по состоянию на декабрь 2008 г.).

6. Мёнч, М. Самостоятельные дома. Futurist 2004, 38, 45.

7. Smith, D.P. «Плавучесть» «других» географических регионов джентрификации: «возвращение к воде» и

— коммодификация маргинальности.Tijdschrift Voor Economische En Sociale Geografie 2007,

98, 53-67.

8. Энтони Дж. Программы семейной самодостаточности — оценка преимуществ программы и факторов

, влияющих на успех участников. Urban Aff. Ред. 2005, 41, 65-92.

9. Lindbergh, L .; Larsson, C.G .; Уилсон, Т. Контроль затрат и получение доходов: опыт

компаний государственного жилья в Швеции. Рег. Stud. 2004, 38, 803-815.

10. Стюарт Д.Среда обитания и экология: эксперимент совместного проживания в Соединенных Штатах. Преподобный Fran.

Этюд. Амер. 2002, 94, 113-127.

11. Лампинен, А. Выращивание биогаза: энергетическая самодостаточная ферма в Финляндии. Refocus 2004, 5, 30-32.

12. Sartori, I .; Хестнес, А.Г. Использование энергии в жизненном цикле традиционных и низкоэнергетических зданий: обзорная статья

. Energ. Корп. 2007, 39, 249-257.

13. Ulleberg, O .; Морнер, С. Имитационные модели TRNSYS для солнечно-водородных систем.Solar Energ.

1997, 59, 271-279.

14. Voss, K .; Goetzberger, A .; Бопп, G .; Haberle, A .; Heinzel, A .; Лемберг, Х. Самодостаточный солнечный дом

во Фрайбурге — Результаты 3-х летней эксплуатации. Solar Energ. 1996, 58, 17-23.

15. Мелхерт, Л. Голландская политика устойчивого строительства: модель для развивающихся стран. Корп.

Окружающая среда. 2007, 42, 893-901.

16. Chen, S.Y. Исследование применения агент-ориентированной теории к адаптивным архитектурным средам

Смарт скин на примере; Ph.Докторская диссертация, Национальный университет Ченг Кунг: Тайбэй,

Тайвань, 2007 г .; С. 2-4.

17. Вольф, М. Почему глобализация работает; Издательство Йельского университета: Лондон, Великобритания, 2004.

Умных Эко-домов от Honda, Автономный энергоэффективный город будущего

Весной 2012 года планируется испытание

умных экологических домов с энергоэффективными системами управления от Honda. Японская автомобильная компания подписала соглашение с городом Сайтама об участии в проекте E-Kizuna, что на японском языке означает связь между людьми. .

Проектирование «умных» экологически чистых домов с энергоэффективными системами управления является частью проекта, который включает в себя тестирование городского использования электромобилей, гибридных автомобилей с подзарядкой от электросети и электросамокатов. Умные экологические дома и энергосберегающие технологии зеленого строительства, экологически чистые автомобили и современные системы управления — популярные экологические идеи, которые защищают окружающую среду.

Публике продемонстрированы

экологических домов ThreesSmart, оборудованных специальной системой управления Honda Smart Home System (HSHS), строительство которых запланировано на весну.Умные экологически чистые дома, рассчитанные на эффективное потребление энергии, предоставляют владельцам личные источники энергии.

Автоматизация умного дома снизит счета за электричество

Как построить экологичный дом на бюджет

Энергоэффективные умные экологически чистые дома для зеленой жизни

Автономные энергоэффективные современные дома с системами энергоменеджмента

Автономная энергетическая система будет обеспечивать энергией дом на одну семью и особенно полезна во время стихийных бедствий или во время частых отключений электроэнергии.

Объединение всех систем управления энергопотреблением частного дома и автомобиля в одну сеть предоставляет владельцам домов уникальную возможность контролировать затраты на электроэнергию, сокращать потери энергии и снижать уровни выбросов CO2, сохраняя при этом окружающую среду.

Эко-дома и автомобили, объединенные в одну сеть для экономии энергии

Весной 2012 года компания Honda построит и протестирует систему «умных эко-домов» в Сайтаме. Комплексная система управления энергопотреблением включает несколько разработанных компанией Honda технологий экологичного строительства и производства энергии, таких как когенерационная установка с газовым двигателем и солнечная энергетическая система.

Экологически чистые продукты, энергосберегающая вилка и блок питания

Идея ветрового освещения, зеленые идеи для приусадебного участка

Системы умных экологических домов Honda будут обеспечивать дом теплом и электричеством, производя электроэнергию для использования в электромобилях. Новые «зеленые» технологии и система управления энергопотреблением сократят выбросы CO2 в домах и передвижных домах и отходы энергии, представив «умные» экологические дома E-Kizuna для экологичного современного образа жизни.

Солнечные панели на крыше, умные эко дома для зеленой жизни

Зеленые идеи E-Kizuna для поддержки экологически чистых домов

HSHS, установленный в демонстрационном тестовом экологически чистом доме, состоит из тонкопленочных панелей солнечных батарей CIGS, бытового аккумуляторного блока (аккумуляторной батареи), бытовой когенерационной установки с газовым двигателем и системы горячего водоснабжения, а также Smart e Mix Manager.

Smart e Mix Manager, ядро ​​HSHS, представляет собой комплексное устройство управления энергопотреблением для управления электричеством, подаваемым из коммерческой сети и вырабатываемым каждым энергетическим устройством, составляющим систему. Smart e Mix Manager снижает выбросы CO 2 из дома и обеспечивает резервное электроснабжение, так что дом может быть самодостаточным в случае отключения электроэнергии или бедствия.

Honda планирует продолжить тестирование систем управления энергопотреблением умных эко-домов HSHS в нескольких зданиях до 2018 года.

Городская устойчивая архитектура, плавучая концепция аркологии

Экологичное зеленое здание со старыми пустыми бутылками

Автономный энергоэффективный город будущего

-создание устойчивого к бедствиям города будущего с помощью различных источников энергии, систем умного экодома и электромобилей;
— расширение доступа к электромобилям и создание бизнес-моделей, связанных с электронным оборудованием;
— создание независимых домашних сообществ, ориентированных на производство и потребление энергии на местном уровне;
— разработка бытовых энергосистем, способных работать в случае аварии.

Экологичные проекты домов для энергоэффективного города будущего
Защитная сетка для электрозарядки

— определение инфраструктуры зарядки, соответствующей уникальным характеристикам города Сайтама;
— поддержание совместимости между существующей зарядной инфраструктурой и электромобилями, разработанными в будущем;
— использование солнечных панелей и топливных элементов для подачи энергии;
— содействие совместному использованию электросамокатов и автомобилей в личных и коммерческих целях;
— разработка широкого спектра электромобилей для удовлетворения потребностей граждан.

Гостиная с энергоэффективным камином
Образовательные инициативы в поддержку идей зеленого образа жизни

— проведение семинаров по безопасности езды на электросамокатах.
— проведение семинаров по электрическим тележкам для пожилых людей.

от Ены Русс
15.09.2021

Автономное здание | Викидвеллинг | Fandom

Автономное здание — это здание, спроектированное для эксплуатации независимо от вспомогательных инфраструктурных служб, таких как электросеть, газовая сеть, муниципальные системы водоснабжения, системы очистки сточных вод, ливневые стоки, службы связи и, в некоторых случаях, общественные дороги.

Сторонники автономного строительства описывают преимущества, которые включают снижение воздействия на окружающую среду, повышенную безопасность и более низкую стоимость владения. Некоторые упомянутые преимущества удовлетворяют принципам зеленого строительства, а не независимости как таковой (см. Ниже). Автономные здания часто очень мало зависят от государственных служб и поэтому более безопасны и удобны во время гражданских бедствий или военных атак. (Внесетевые здания не потеряют электроэнергию или воду, если по какой-либо причине будут нарушены общественные системы снабжения.)

Большинство исследований и опубликованных статей, касающихся автономного строительства, посвящено жилым домам.

Британские архитекторы Бренда и Роберт Вейл заявили, что по состоянию на 2002 год «во всех частях Австралии вполне возможно построить« дом без счетов », который был бы комфортным без отопления и охлаждения, который бы стал самостоятельным. электричество, сбор воды и утилизация собственных отходов … Эти дома можно построить уже сейчас, используя готовые технологии. Можно построить «дом без счетов» по ​​той же цене, что и обычный дом , но было бы (25%) меньше.» [1]

История []

Дом Димаксион, реконструированный и установленный в музее Генри Форда.

В период с 1930-х по 1950-е годы в трех прототипах домов Dymaxion, созданных Бакминстером Фуллером, были применены многие методы для сокращения использования ресурсов, такие как душевая лейка с «туманом» для уменьшения потребления воды, упаковочный туалет и вакуумная турбина для выработки электроэнергии. Хотя Фуллер не задумывался как автономный сам по себе, забота Фуллера об устойчивом и эффективном дизайне согласуется с целью автономии и показала, что это теоретически возможно.Один из трех прототипов домов Dymaxion, которые произвел Фуллер, был сделан частью обычной семейной резиденции Грэхем в Уичито, штат Канзас, и теперь реконструирован в музее Генри Форда.

В 1970-х годах группа активистов и инженеров, называющих себя «Новые алхимики», поверила предупреждениям о неизбежном истощении ресурсов и голоде. Новые алхимики славились глубиной исследовательской работы, вложенной в их проекты. Используя традиционные методы строительства, они разработали серию проектов «биозащиты», самым известным из которых было сообщество Ark Bioshelter на острове Принца Эдуарда.Они опубликовали планы всего этого с подробными проектными расчетами и чертежами. В Ковчеге использовались ветряные насосы и электричество, и он был автономен в производстве продуктов питания. В нем были жилые помещения для людей, аквариумы, в которых выращивали тилапию для получения белка, теплицу, орошаемую рыбной водой, и замкнутую систему очистки сточных вод, которая перерабатывала человеческие отходы в дезинфицированные удобрения для аквариумов. По состоянию на 10 января 2010 г. у организации-преемника Новых алхимиков есть веб-страница, именуемая «Институт новой алхимии». [2] Ковчег PEI был заброшен и частично реконструирован несколько раз.

Ванная комната корабля «Земля» со стенкой из переработанных бутылок.

В 1990-е годы были разработаны корабли Earthships, похожие по замыслу на проект Ark, но организованные как коммерческое предприятие, детали конструкции которого были опубликованы в серии из 3 книг Майка Рейнольдса. Строительный материал — покрышки, залитые землей. Таким образом получается стена, обладающая большой тепловой массой (см. Укрытие земли).Бермы кладут на открытые поверхности, чтобы еще больше повысить температурную стабильность в птичнике. Система водоснабжения начинается с дождевой воды, обрабатываемой для питья, затем мытья, затем полива растений, затем смыва туалетов, и, наконец, черная вода снова используется для полива растений. Цистерны размещаются и используются в качестве тепловых масс. Электроэнергия, включая электричество, тепло и водонагреватель, осуществляется от солнечной энергии.

Архитекторы 1990-х годов, такие как Уильям МакДоноу и Кен Йанг, применили экологически ответственное проектирование зданий к большим коммерческим зданиям, таким как офисные здания, что сделало их в значительной степени самодостаточными в производстве энергии.Одно крупное здание банка (штаб-квартира ING в Амстердаме) в Нидерландах было построено так, чтобы быть автономным и художественным.

Преимущества []

По мере того, как архитектор или инженер все больше заботятся о недостатках транспортных сетей и зависимости от удаленных ресурсов, их проекты, как правило, включают больше автономных элементов. Исторический путь к автономии — это забота о надежных источниках тепла, электроэнергии, воды и пищи. Практически параллельный путь к автономии начался с озабоченности по поводу воздействия на окружающую среду, которое порождает недостатки.

Автономные здания могут повысить безопасность и снизить воздействие на окружающую среду за счет использования местных ресурсов (таких как солнечный свет и дождь), которые в противном случае были бы потрачены впустую. Автономность часто значительно снижает затраты и влияние сетей, обслуживающих здание, потому что автономия сокращает растущую неэффективность сбора и транспортировки ресурсов. Другие затронутые ресурсы, такие как запасы нефти и сохранение местного водораздела, часто могут быть дешево сохранены с помощью продуманных проектов.

Автономные здания обычно энергоэффективны в эксплуатации и, следовательно, рентабельны по той очевидной причине, что меньшие потребности в энергии легче удовлетворить вне сети. Но они могут заменить производство энергии или другие методы, чтобы избежать снижения отдачи от крайнего сбережения.

Автономная конструкция не всегда экологически чиста. Цель независимости от систем поддержки связана с другими целями экологически ответственного зеленого строительства, но не идентична им.Однако автономные здания также обычно включают некоторую степень устойчивости за счет использования возобновляемых источников энергии и других возобновляемых ресурсов, производящих не больше парниковых газов, чем они потребляют, и других мер.

Недостатки []

Во-первых, независимость — это вопрос степени. Достичь полной независимости очень сложно или невозможно. Например, избавиться от зависимости от электросети относительно просто, но выращивание всей необходимой еды — более сложное и трудоемкое занятие.

Жизнь в автономном приюте может потребовать от человека жертв в выборе образа жизни, личном поведении и социальных ожиданиях. Даже самые удобные и технологичные автономные дома могут потребовать некоторых отличий в поведении. Некоторые люди легко приспосабливаются. Другие описывают этот опыт как неудобный, раздражающий, изолирующий или даже как нежелательную работу на полную ставку. Хорошо спроектированное здание может уменьшить эту проблему, но обычно за счет уменьшения автономности.

Автономный дом должен быть построен по индивидуальному заказу (или полностью модернизирован) с учетом климата и местоположения.Пассивные солнечные технологии, альтернативные туалеты и канализационные системы, конструкции теплового массирования, подвальные аккумуляторные системы, эффективные окна и множество других тактик проектирования требуют некоторой степени нестандартного строительства, дополнительных расходов, постоянных экспериментов и обслуживания, а также имеют эффект по психологии пространства.

The Vales, среди прочего, показали, что жизнь вне сети может быть практичным и логичным выбором образа жизни — при определенных условиях. [цитаты необходимы]

Системы []

Этот раздел включает некоторые минимальные описания методов, чтобы дать некоторое представление о практичности такого здания, предоставить указатели для дополнительной информации и дать представление о современных тенденциях.

Вода []

Бытовая система сбора дождевой воды

Есть много методов сбора и экономии воды. Уменьшение использования рентабельно.

Системы «серой воды» повторно используют слитую промывочную воду для смыва туалетов или полива газонов и садов. Системы серой воды могут вдвое сократить потребление воды в большинстве жилых зданий; однако они требуют покупки отстойника, нагнетательного насоса для серой воды и вторичного водопровода. Некоторые строители устанавливают безводные писсуары и даже компостные туалеты, которые полностью исключают использование воды для удаления сточных вод.

Классическое решение с минимальными изменениями образа жизни — колодец. После бурения устье скважины требует значительной мощности. Однако продвинутые ножки могут снизить потребление энергии в два или более раза по сравнению со старыми моделями. В некоторых местах колодезная вода может быть загрязнена. Мышьяк-фильтр sono удаляет вредный мышьяк из колодезной воды.

Однако бурение скважины — это ненадежный вид деятельности, поскольку на некоторых участках водоносные горизонты истощены. Это также может быть дорого.

Устанавливается бетонная цистерна под полом.

В регионах с достаточным количеством осадков часто более экономично спроектировать здание для использования дождя с дополнительной подачей воды в засуху. Из дождевой воды получается отличная мягкая промывочная вода, но она требует антибактериальной обработки. При употреблении для питья необходимы минеральные добавки или минерализация. [3]

В большинстве пустынных и умеренных климатических условий выпадает не менее 250 мм (10 дюймов) осадков в год. Это означает, что типичный одноэтажный дом с системой «серой воды» может обеспечивать свои потребности в воде круглый год только с крыши.В самых засушливых районах может потребоваться цистерна объемом 30 м3 (8400 галлонов США). Во многих районах в среднем выпадает 13 мм (0,5 дюйма) дождя в неделю, и для них можно использовать цистерну размером до 10 м³.

Во многих районах сложно содержать крышу в чистоте, чтобы можно было пить. [4] Чтобы уменьшить количество грязи и неприятных запахов, в системах используется металлическая сборная крыша и резервуар для чистки крыш, который отводит первые 40 литров. Вода из цистерн обычно хлорируется, хотя системы обратного осмоса обеспечивают питьевую воду еще более высокого качества.

Современные цистерны обычно представляют собой большие пластиковые емкости. Самотечные резервуары на коротких мачтах надежны, поэтому ремонт насосов менее срочный. Самая дешевая наливная цистерна — это огороженный пруд или бассейн на уровне земли.

Уменьшение автономности снижает размер и стоимость цистерн. Многие автономные дома могут сократить потребление воды ниже десяти галлонов на человека в день, так что в засуху месячный объем воды можно недорого доставить грузовиком. Самовывоз часто возможен путем установки тканевых цистерн для воды, которые подходят под кузов пикапа.

Может быть удобно использовать бачок в качестве радиатора или уловителя для теплового насоса или системы кондиционирования воздуха; однако это может сделать холодную питьевую воду теплой, а в более засушливые годы может снизить эффективность системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Солнечные дистилляторы могут эффективно производить питьевую воду из канавной воды или воды из цистерн, особенно высокоэффективные конструкции многоэтапного увлажнения, которые разделяют испаритель (ы) и конденсатор (ы).

Новые технологии, такие как обратный осмос и водный осмос, могут создавать неограниченное количество чистой воды из загрязненной воды, воды океана и даже из влажного воздуха.Для яхт доступны водогрейные установки, которые преобразуют морскую воду и электричество в питьевую воду и рассол. Генераторы атмосферной воды извлекают влагу из сухого воздуха пустыни и фильтруют ее в чистую воду.

Канализация []

Ресурс []
Файл: Remote compost toilet.jpg

Компостный туалет

В описанных выше подходах человеческие экскременты рассматриваются как отходы, а не как ресурс. Humanure — это компостированные человеческие экскременты, которые могут возвращать в сад питательные вещества. Переработка человеческих экскрементов требует минимальных изменений образа жизни.

В случае туалетов для компостирования, блоки различного размера могут использоваться для естественного разложения человеческих фекалий в очень полезный и безопасный компост без запаха. Без дальнейших исследований большинство органов здравоохранения запрещают использование «гуманизма» для выращивания продуктов питания непосредственно в компосте (см. Humanure Джозефа Дженкинса). Риск — микробное и вирусное заражение.

Современные системы очистки бытовых сточных вод используют биологическую очистку, обычно грядки растений и аквариумов, которые устраняют питательные вещества и бактерии и преобразуют серые и сточные воды в чистую воду.Эту регенерированную воду без запаха и цвета можно использовать для смыва туалетов и воды за пределами растений. При тестировании он приближается к стандартам для питьевой воды. В условиях морозного климата растения и аквариумы необходимо содержать в небольшой теплице. Хорошие системы требуют такого же ухода, как и большой аквариум.

Электрические мусоросжигательные туалеты превращают экскременты в небольшое количество золы. Они прохладные на ощупь, в них нет воды и труб, и для них требуется вентиляционное отверстие в стене. Они используются в отдаленных районах, где доступ к ресурсам септика ограничен.

Биореактор НАСА представляет собой чрезвычайно продвинутую биологическую канализационную систему. Он может превращать сточные воды в воздух и воду под действием микробов. НАСА планирует использовать его в пилотируемой миссии на Марс.

Большим недостатком систем биологической очистки сточных вод является то, что если дом пуст, биота канализационной системы умирает от голода.

Другой метод — это система перегонки мочи в воду НАСА.

Отходы []

Обработка сточных вод непривлекательна, но необходима для здоровья населения.Многие заболевания передаются через плохо функционирующие канализационные системы.

Стандартная система представляет собой плиточное промывочное поле, совмещенное с септиком. Основная идея — обеспечить небольшую систему первичной очистки сточных вод. Ил оседает на дно септика, частично восстанавливается анаэробным сбраживанием, а жидкость диспергируется в области выщелачивания. Поле выщелачивания обычно находится под двором, где растет трава. Септики могут работать полностью под действием силы тяжести и при правильном управлении являются относительно безопасными.

Септики необходимо периодически откачивать цистерной с медом для удаления невосстанавливающих твердых частиц. Отсутствие откачки септика может вызвать перелив, который повредит зону выщелачивания и загрязнит грунтовые воды. Септические резервуары также могут потребовать некоторых изменений образа жизни, таких как отказ от использования мусорных баков, минимизация количества жидкостей, сливаемых в резервуар, и минимизация неперевариваемых твердых частиц, сливаемых в резервуар. Например, рекомендуется использовать безопасную для заражения туалетную бумагу.

Тем не менее, септики остаются популярными, потому что они позволяют использовать стандартные сантехнические устройства и не требуют каких-либо жертв, связанных с образом жизни.

Компостирование или упаковка туалетов делают экономичным и гигиеничным выбрасывание сточных вод в рамках обычной службы по вывозу мусора. Они также вдвое сокращают потребление воды и устраняют сложность и стоимость септиков. Однако они требуют, чтобы на местной свалке соблюдались санитарные нормы.

Инсинераторные системы весьма практичны. Зола биологически безопасна и составляет менее 1/10 объема исходных отходов, но, как и все отходы мусоросжигательных заводов, обычно классифицируется как опасные отходы.

Одними из самых старых видов сточных вод до системы являются туалеты с выгребными ямами, уборные и надворные постройки. Они все еще используются во многих развивающихся странах.

Ливневые стоки []

Дренажные системы — решающий компромисс между пригодностью для жизни людей и безопасным, устойчивым водоразделом. На мощеных участках, лужайках или дерне не пропускают много осадков сквозь землю для подпитки водоносных горизонтов. Они могут вызвать затопление и повреждение окрестностей, так как вода течет по поверхности в низкую точку.

Обычно сложные, капиталоемкие сети ливневой канализации проектируются для защиты от ливневых стоков. В некоторых городах, таких как Лондонская канализация викторианской эпохи или большая часть старого города Торонто, система ливневой канализации совмещена с канализационной системой. В случае сильных осадков нагрузка на очистные сооружения на конце трубы становится слишком большой, и неочищенные сточные воды сбрасываются в сборные резервуары, а иногда и в поверхностные воды.

Автономные здания могут бороться с осадками несколькими способами:

Если водопоглощающая канава для каждого двора совмещена с водопроницаемыми бетонными улицами, ливневые стоки могут быть исключены из района.Это может сэкономить более 800 долларов на дом (1970-е годы) за счет устранения ливневых стоков. [5] Один из способов использовать экономию — покупать большие участки, что позволяет получить больше удобств по той же цене. Проницаемый бетон — это хорошо зарекомендовавший себя продукт в теплом климате и разрабатываемый для холодного климата. В условиях морозного климата за ликвидацию ливневых стоков часто все же можно заплатить за достаточно земли, чтобы построить валы (мелководные канавы для сбора воды) или вместо них бермы, препятствующие попаданию воды. Этот план предоставляет домовладельцам больше земли и может предложить более интересную топографию для озеленения.

Зеленая крыша улавливает осадки и использует воду для выращивания растений. Его можно встроить в новое здание или использовать для замены существующей крыши.

Электричество []

Дополнительная информация: нулевые выбросы

Ветряная турбина на крыше

Солнечная фотоэлектрическая система

Поскольку электричество — это дорогостоящая коммунальная услуга, первым шагом к сохранению энергии является проектирование дома и образа жизни для снижения спроса. Флуоресцентные лампы, портативные компьютеры и газовые холодильники экономят электроэнергию, хотя газовые холодильники не очень эффективны. [6] Существуют также сверхэффективные электрические холодильники, такие как те, что производятся компанией Sun Frost, некоторые из которых потребляют только половину электроэнергии, чем массовые холодильники с рейтингом Energy Star.

Используя солнечную крышу, солнечные элементы могут обеспечивать электроэнергию. Солнечные крыши потенциально могут быть более рентабельными, чем модернизированные солнечные электростанции, потому что зданиям в любом случае нужны крыши. Срок службы современных солнечных элементов составляет около 40 лет, что делает их разумным вложением в некоторые области.Солнечные элементы оказывают лишь незначительное влияние на образ жизни: элементы необходимо очищать несколько раз в год.

Ветер есть в районах, где нет солнца. Для выработки электроэнергии среднему автономному дому требуется только один небольшой ветрогенератор диаметром 5 м или меньше. Эта турбина на 30-метровой башне может обеспечить достаточную мощность для дополнения солнечной энергии в пасмурные дни. В имеющихся в продаже ветряных турбинах используются герметичные генераторы переменного тока с одной подвижной частью и пассивные самовращающиеся лопасти, которые годами работают без обслуживания.

Самым большим преимуществом энергии ветра является то, что более крупные ветряные турбины имеют более низкую стоимость ватта, чем солнечные элементы, при условии наличия ветра. Однако расположение имеет решающее значение. Так же, как в некоторых местах не хватает солнца для солнечных батарей, в некоторых местах не хватает ветра для экономичной установки турбины. На Великих равнинах США 10-метровая турбина может обеспечить достаточно энергии для обогрева и охлаждения хорошо построенного полностью электрического дома. Экономическое использование в других областях требует исследования и, возможно, обследования места. [7]

В периоды низкой нагрузки избыточная мощность может храниться в батареях для использования в будущем. Однако батареи необходимо заменять каждые несколько лет. Во многих областях расходы на аккумуляторные батареи могут быть устранены путем присоединения здания к электросети и эксплуатации энергосистемы с чистыми счетчиками. Требуется разрешение коммунального предприятия, но такая совместная генерация законодательно разрешена в некоторых регионах (например, в Калифорнии). [8]

Сетевое здание менее автономно, но более экономично и устойчиво с меньшим количеством жертв, связанных с образом жизни.В сельской местности стоимость сети и ее воздействие можно снизить за счет использования однопроводных систем заземления (например, системы MALT).

В областях, где нет доступа к электросети, размер батареи можно уменьшить, установив генератор для подзарядки батарей во время продолжительных туманов или других условий низкого энергопотребления. Вспомогательные генераторы обычно работают на пропане, природном газе или иногда дизельном топливе. Час зарядки обычно обеспечивает день работы. Современные бытовые зарядные устройства позволяют пользователю устанавливать время зарядки, поэтому генератор работает тихо ночью.Некоторые генераторы автоматически проверяют себя раз в неделю. [9] [10]

Последние достижения в области пассивно стабильных магнитных подшипников могут когда-нибудь позволить недорогое хранение энергии в маховике в вакууме. Хорошо финансируемые группы, такие как канадская Ballard Power Systems, также работают над разработкой «регенеративного топливного элемента», устройства, которое может генерировать водород и кислород при наличии электроэнергии и эффективно комбинировать их, когда требуется энергия.

Земные батареи вырабатывают в земле электрические токи, называемые теллурическими токами.Их можно установить в любом месте земли. Они обеспечивают только низкие напряжения и ток. Они использовались для питания телеграфов в 19 веке. По мере увеличения эффективности устройства они могут стать практичными.

Микробные топливные элементы наконец-то позволяют производить электричество из биомассы. Однако, в отличие от прямого сжигания биомассы, метод с использованием микробиологического топливного элемента полностью без выбросов. Растение можно измельчить и переработать целиком или оставить в живых, чтобы соки растений могли преобразовываться бактериями.

Отопление []

Схема активной солнечной системы отопления

Большинство автономных зданий спроектированы таким образом, чтобы в полной мере использовать преимущества определенных явлений. Обычно это тепловая масса и пассивное солнечное отопление и охлаждение. Примерами являются стены тромбов и другие технологии, такие как световые люки.

Пассивное солнечное отопление может обогревать большинство зданий даже в самом холодном климате. В более холодном климате дополнительные затраты на строительство могут быть всего на 15% больше, чем при строительстве новых традиционных зданий.В теплом климате, у тех, у кого менее двух недель морозных ночей в году, нет никаких затрат.

Основным требованием к пассивному солнечному отоплению является то, что солнечные коллекторы должны быть обращены к преобладающему солнечному свету (юг в северном полушарии, север в южном полушарии), а здание должно иметь тепловую массу, чтобы сохранять тепло в ночное время.

Недавняя экспериментальная система солнечного отопления «Годовое геосолнечное отопление» применима даже в регионах, где зимой мало или совсем нет солнечного света. [11] Он использует землю под зданием для получения тепловой массы. Осадки могут уносить тепло, поэтому земля защищена 6-метровыми юбками пластиковой изоляции. Тепловая масса этой системы достаточно недорогая и большая, чтобы она могла хранить достаточно тепла летом, чтобы согреть здание в течение всей зимы, и достаточно холода зимой, чтобы охлаждать здание летом.

В гео-солнечных системах, рассчитанных на год, солнечный коллектор часто отделен от жилого помещения (и горячее или холоднее).На самом деле здание может быть построено из утеплителя, например строительство тюков соломы. Некоторые здания спроектированы таким образом, чтобы конвекция через воздуховоды и внутренние помещения исключала необходимость в электрических вентиляторах.

Более скромная «суточная солнечная» конструкция очень практична. Например, для увеличения стоимости строительства примерно на 15% строительные нормы Passivhaus в Европе используют высокоэффективные изоляционные окна, изоляцию R-30, вентиляцию HRV и небольшую тепловую массу. Несмотря на незначительные изменения положения здания, современные окна с изоляцией из криптона или аргона позволяют нормально выглядящим окнам обеспечивать пассивное солнечное тепло без ущерба для изоляции или прочности конструкции.Если есть небольшой обогреватель для самых холодных ночей, плита или цистерна в подвале могут недорого обеспечить требуемую тепловую массу. Строительные нормы Passivhaus, в частности, обеспечивают необычайно хорошее качество внутреннего воздуха, потому что здания меняют воздух несколько раз в час, пропуская его через теплообменник, чтобы сохранить тепло внутри.

Во всех системах небольшой дополнительный обогреватель повышает личную безопасность и снижает влияние на образ жизни за небольшое сокращение автономии. Два самых популярных обогревателя для домов со сверхвысокой эффективностью — это небольшой тепловой насос, который также обеспечивает кондиционирование воздуха, или центральный водяной (радиаторный) воздухонагреватель с рециркуляцией воды из водонагревателя.Конструкции пассивных домов обычно объединяют обогреватель с вентиляционной системой.

Земляные укрытия и ветрозащитные полосы также могут снизить абсолютное количество тепла, необходимого зданию. На несколько футов ниже уровня земли температура колеблется от 4 ° C (40 ° F) в Северной Дакоте до 26 ° C (80 ° F), [12] в Южной Флориде. Ветровые перерывы уменьшают количество тепла, уносимого из здания.

Округлые аэродинамические здания также теряют меньше тепла.

Все большее число коммерческих зданий используют комбинированный цикл с когенерацией для обеспечения отопления, часто нагрева воды, за счет мощности поршневого двигателя природного газа, газовой турбины или электрического генератора Стирлинга. [13]

Дома, предназначенные для устранения перебоев в работе государственных служб, обычно включают дровяную печь или тепло и электроэнергию от дизельного топлива или газа в баллонах, независимо от других механизмов нагрева.

Электрические обогреватели и электроплиты могут обеспечивать экологически чистое тепло (в зависимости от источника энергии), но при этом потребляют большое количество электроэнергии. Если достаточное количество электроэнергии вырабатывается с помощью солнечных батарей, ветряных турбин или других средств, тогда электрические обогреватели и печи становятся практичной автономной конструкцией.

Водяное отопление []

Солнечные водонагреватели широко используются, поскольку они позволяют экономить большое количество топлива. Кроме того, небольшие изменения в образе жизни, такие как стирка, мытье посуды и купание в солнечные дни, могут значительно повысить их эффективность. Для дальнейшего повышения эффективности нагрева воды с использованием солнечной энергии или без нее, устройства рециркуляции тепла горячей воды рекуперируют тепло из дренажных трубопроводов, тем самым увеличивая мощность нагрева воды и уменьшая энергию, используемую для нагрева воды.

Основная хитрость в системе солнечного нагрева воды заключается в использовании хорошо изолированного сборного резервуара.Некоторые системы имеют вакуумную изоляцию и действуют как большие термосы. Резервуар наполняется горячей водой в солнечные дни и всегда доступен. В отличие от обычного водонагревателя резервуара, резервуар наполняется только при солнечном свете.

Хорошее хранилище позволяет использовать более компактный коллектор с более высокими технологиями. Такие коллекторы могут использовать относительно экзотические технологии, такие как вакуумная изоляция и отражающая концентрация солнечного света.

Современные практичные и удобные водонагревательные системы сочетают солнечную систему отопления с термостатическим проточным газовым нагревателем, так что температура воды постоянна, а количество не ограничено.Это снова снижает влияние на образ жизни за счет некоторой автономии. В идеале это должна быть когенерационная система, которая производит другую энергию и использует топливо местного производства.

Рециркуляция тепла, когенерация и предварительный солнечный нагрев могут сэкономить 50-75% газа, используемого в иных случаях. Кроме того, некоторые комбинации обеспечивают избыточную надежность за счет наличия нескольких источников тепла.

Некоторые органы власти выступают за замену газа в баллонах или природного газа биогазом. Однако это обычно нецелесообразно, если на территории нет домашнего скота.Отходов одной семьи обычно недостаточно, чтобы произвести достаточно метана для чего-либо, кроме небольшого количества готовки.

Охлаждение []

Земляное укрытие или годовое геосолнечное отопление существенно снижает охлаждение, необходимое зданию. В умеренном климате на несколько футов ниже уровня земли средняя температура колеблется от 4 ° C (40 ° F) в Северной Дакоте до 26 ° C (80 ° F) в Южной Флориде. Годовые гео-солнечные здания часто имеют заглубленные, наклонные водонепроницаемые юбки изоляции, которые простираются на 6 м (20 футов) от фундамента, чтобы предотвратить утечку тепла между землей, используемой в качестве тепловой массы, и поверхностью.

Возможны менее существенные улучшения. Окна можно затенять летом. Карниз можно свесить, чтобы обеспечить необходимый оттенок. Они также затеняют стены дома, снижая затраты на охлаждение.

Еще одна хитрость — охлаждение тепловой массы здания ночью, а затем охлаждение здания от тепловой массы в течение дня. Это помогает направлять холодный воздух от обращенного к небу радиатора (возможно, солнечного коллектора для нагрева воздуха с альтернативным назначением) или испарительного охладителя непосредственно через тепловую массу.Ясными ночами, даже в тропических регионах, радиаторы, обращенные к небу, могут охладиться ниже нуля.

Если круглое здание аэродинамически гладкое и холоднее, чем земля, его можно пассивно охладить за счет «эффекта купола». Многие установки сообщают, что отражающий или светлый купол вызывает локальный вертикальный тепловой вихрь, который всасывает более холодный верхний воздух вниз в купол, если купол вентилируется должным образом (одиночное верхнее вентиляционное отверстие и периферийные вентиляционные отверстия). Некоторые люди сообщают о разнице температур между внутренней и внешней частью купола до 8 ° C (15 ° F).Бакминстер Фуллер обнаружил этот эффект с помощью простого дизайна дома, адаптированного из зернового бункера, и приспособил свой дом Dymaxion и геодезические купола для его использования.

Холодильники и кондиционеры, работающие на отработанном тепле выхлопных газов дизельных двигателей, дымоходов обогревателей или солнечных коллекторов. В них используются те же принципы, что и в газовых холодильниках. Обычно тепло из дымохода приводит в действие «абсорбционный чиллер». Холодная вода или рассол из чиллера используется для охлаждения воздуха или охлаждаемого помещения.

Когенерация популярна в новых коммерческих зданиях. В современных системах когенерации небольшие газовые турбины или двигатели Стирлинга, работающие на природном газе, вырабатывают электричество, а их выхлоп приводит в действие абсорбционный охладитель, нагревая воду.

Рефрижератор с прицепом для грузового автомобиля, работающий на отработанном тепле выхлопных газов дизельного трактора, был продемонстрирован компанией NRG Solutions, Inc. NRG разработала водный теплообменник и испаритель аммиачного газа, два важных новых, не имеющихся в продаже компонента холодильника, работающего на отработанном тепле. .

По аналогичной схеме (многофазное охлаждение) может быть многоступенчатый испарительный охладитель. Воздух пропускают через распылитель солевого раствора, чтобы осушить его, затем через распылитель водяного раствора, чтобы его охладить, затем через другой солевой раствор, чтобы снова его осушить. Рассол необходимо регенерировать, и это можно сделать экономно с помощью низкотемпературного солнечного аппарата. Многофазные испарительные охладители могут снизить температуру воздуха на 50 F и по-прежнему контролировать влажность. Если регенератор рассола использует сильный нагрев, они также частично стерилизуют воздух.

Если имеется достаточно электроэнергии, охлаждение может быть обеспечено обычным кондиционированием воздуха с использованием теплового насоса.

Производство продуктов питания []

Дополнительная информация: Дом для выращивания

Производство продуктов питания часто включается в исторические автономные проекты для обеспечения безопасности. [14] Квалифицированное и интенсивное садоводство может поддержать взрослого на площади от 100 квадратных метров на человека. [15] [16] , возможно, требуя использования органического земледелия и аэропоники.Некоторые проверенные системы интенсивного производства продуктов с низким уровнем затрат включают городское садоводство (в помещении и на открытом воздухе). Выращивание в закрытом грунте может быть выполнено с использованием гидропоники, в то время как выращивание на открытом воздухе может осуществляться с использованием пермакультуры, лесного садоводства, беспахотного земледелия и бездействия сельского хозяйства.

Теплицы также иногда включаются (см. Биотинктура Земного корабля). Иногда они также оснащаются системами орошения или системами теплоотвода, которые могут соответственно орошать растения или помогать накапливать энергию солнца и перераспределять ее ночью (когда теплицы начинают остывать). [ необходима ссылка ]

Связь []

Все большее число активистов предоставляют бесплатные или очень недорогие услуги Интернета и электронной почты, используя совместные компьютерные сети, которые управляют беспроводными одноранговыми сетями. Сетевое обслуживание обеспечивается группой соседей, каждый из которых использует маршрутизатор как бытовую технику. Это минимизирует проводную инфраструктуру, ее стоимость и уязвимости. Созданные таким образом частные сети Интернет-протокола могут работать без использования коммерческого провайдера.

Сельские электрические сети могут быть соединены «оптическим фазовым кабелем», в котором одна или несколько стальных бронепроволок заменены стальными трубками с волоконной оптикой. [17]

Спутниковый доступ в Интернет может обеспечить высокоскоростное соединение с удаленными точками, однако это значительно дороже, чем проводные или наземные беспроводные системы. Также можно использовать Wimax и формы пакетной радиосвязи. В зависимости от скорости и задержки этих сетей они могут быть способны ретранслировать трафик VoIP, что устраняет необходимость в отдельных услугах телефонии.Наконец, проект Internet Radio Linking Project дает возможность сочетать старые (дешевые) местные радиовещания с увеличившимся диапазоном доступа в Интернет.

В зависимости от местоположения может быть доступна мобильная телефонная сеть, которая может предоставлять услуги передачи голоса и данных. Спутниковые телефонные системы также могут использоваться в качестве стационарных или переносных телефонов и могут быть интегрированы в УАТС или локальную IP-сеть.

См. Также []

Примечания []

  1. ↑ Вэйл, Бренда и Роберт (2000). Новый автономный дом . Лондон: Thames & Hudson Ltd. ISBN 0-500-34176-1. .
  2. ↑ «Институт Новой Алхимии» (Веб-сайт). Зеленый центр . Проверено 10 января 2010.
  3. ↑ ВОЗ | Питательные минералы в питьевой воде и потенциальные последствия для здоровья потребления деминерализованной и реминерализованной питьевой воды с измененным содержанием минералов: консенсус совещания
  4. ↑ Cistern Design, Университет Аляски, ссылка на 27 декабря 2007 г.
  5. ↑ Swales, заменяющие водостоки: Пол Хокен, Амори Ловинс и Хантер Ловинс, «Natural Capitalism», гл.5. С. 83. Цитируемый объект — Village Homes, Дэвис, Калифорния, построенный в 1970-х годах Майклом и Джуди Корбетт.
  6. ↑ Sunfrost ставки 15 куб. футов холодильников на 0,27 кВтч / день (2007-12-27), в то время как газовые холодильники Dometic (ранее Servel) охлаждают только 8 куб. футов для 325 Вт непрерывно (то есть 7,8 кВтч / день). В качестве альтернативы они используют около 8 галлонов сжиженного газа в месяц, что в большинстве случаев дороже, чем эквивалентная электроэнергия. (2007-12-27)
  7. ↑ Пол Гипе, «Энергия ветра для дома и бизнеса»
  8. ↑ Гипе, там же.
  9. ↑ Eaton Power; см. спецификации и руководства. Ссылка 2007-12-27
  10. ↑ Генераторы Колера; см. спецификации и руководства. Ссылка 2007-12-27
  11. ↑ Стивенс, Дон. Сентябрь 2005 г. «Годовое геосолнечное отопление как устойчивое решение для жилых домов для умеренного климата, хотя и менее чем идеальная доступность солнечной энергии в сезон отопления за день». («Запрошенный документ для Глобальной конференции по устойчивому строительству, 2005 г., Токио, Япония»). Сайт Greenershelter.org.Проверено 16 сентября 2007.
  12. ↑ Стивенс, там же.
  13. ↑ Белая книга Capstone Microturbine (PDF), дата обращения 28 декабря 2007.
  14. ↑ Список публикаций Института Новой Алхимии, дата обращения 05.02.2010.
  15. ↑ «Городская усадьба вкратце» Путь свободы
  16. ↑ Как вырастить полноценную диету на площади менее 1000 квадратных футов Дэйв Духон и Синди Гебхард, 1984, 200 стр. Публикации Ecology Action GROW BIOINTENSIVE (R)
  17. ↑ Northern Economics Inc. и Electric Power Systems Inc.Апрель 2001 г. «Отчет о проверке энергетического плана сельских районов Аляски». (Отчет опубликован на сайте правительства). Министерство торговли, местного населения и экономического развития Аляски, через dced.state.ak.us. Проверено 16 сентября 2007.

Внешние ссылки []

Размеры гексаюрта

Импортировано из Википедии

Эта страница импортируется из Википедии для создания статьи или статьи о Wikidwelling. Эти шаги необходимо выполнить:

  1. Разделы, не относящиеся к Wikidwelling, можно удалить или обрезать до краткого комментария. Примечание. Красные ссылки изображения должны быть удалены , а не
  2. Красные ссылки на статьи, которые вряд ли будут созданы в Wikidwelling, могут быть отменены. (оставьте ссылки на локации и учреждения.)
  3. Категории, возможно, потребуется изменить или удалить — например, «люди 1940-х годов рождения». Категории с красной ссылкой не проблема.
  4. Шаблоны, не используемые в Wikidwelling, должны быть удалены, как и все межвики-ссылки ({{de: …}}, {{fr: …}},
  5. Когда эти первые задачи в основном выполнены, вы можете удалить этот шаблон, написав {{Attrib Wikipedia | название статьи}} вместо этого {{Attrib Wikipedia raw | название статьи}} внизу (просто удалите «raw»).
    Вы также можете:
  6. Переместите в раздел «Внешние ссылки» все шаблоны, связанные с проектами Викимедиа (например, {{Commons}}, {{Commons category}}, {{Wiktionary}} и т. Д.).
  7. Добавьте в статью более конкретный контент (связанный с темой Wikidwelling), вставьте видео с YouTube и т. Д.

Страницы с этим шаблоном.


Оригинал статьи находился в Автономном здании. Список авторов можно увидеть в истории этой страницы. Текст Википедии доступен по лицензии CC-BY-SA 3.0.

Государственно-частное партнерство, новый автономный датчик растворенного кислорода обеспечивает повышение выработки энергии и качества воды на гидроэлектростанции

Осенью 2019 года новая автономная мобильная платформа датчиков качества воды для измерения растворенного кислорода впервые прошла тщательные полевые испытания на действующей гидроэлектростанции в Северной Каролине.Новый пакет датчиков, разработанный PNNL в рамках проекта WPTO по автономной системе мониторинга качества воды в реальном времени, измеряет качество воды в сложных, а иногда и опасных условиях вокруг водозаборов и сбросов гидроэлектроэнергии и обеспечивает более безопасное, своевременное и более полное представление о растворенном кислороде. уровни на гидроэлектростанциях. Технология была внедрена на гидроэлектростанции в Северной Каролине, где система контролировала работу недавно установленной турбины аэрации.Важными партнерами в этой совместной работе были Eagle Creek Renewable Energy (Eagle Creek; ранее Cube Hydro) и General Electric (GE).

Для лицензирования Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC) от операторов гидроэнергетики часто требуется собирать экологические данные, которые являются важным строительным блоком для оптимизации экологических и энергетических операционных результатов. Сбор данных играет важную роль в управлении и смягчении воздействия, которое эксплуатация гидроэлектростанций может иметь на водную жизнь, например, изменения температуры воды и колебания уровней растворенного кислорода и питательных веществ в водах выше и ниже по течению от сооружений.Например, поддержание уровней растворенного кислорода, указанных в государственных стандартах качества воды, имеет решающее значение для здоровья рыб и других пресноводных организмов, хотя часто бывает сложно в периоды засухи или когда предприятие пропускает большое количество воды через турбины. . Сбор более полных данных о качестве воды, таких как данные о растворенном кислороде, может помочь решить эту проблему; однако получение этих данных может быть затруднено из-за опасных условий вблизи гидроэлектростанций, особенно вокруг водозаборов и отводов.

В настоящее время мониторинг качества воды на гидроэнергетических объектах ограничен из-за отсутствия мобильности. Большинство методов полагаются на стационарный буй и датчик или на человека для проведения измерений. Это не только ограничивает выбор мест для отбора проб, но и может создавать риски для безопасности при извлечении данных и обслуживании оборудования. Кроме того, использование измерения качества воды из одного точечного источника на заданной глубине не позволяет получить данные, представляющие полную картину качества воды в толще воды в нескольких местах.

.
Дом

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *