Экожилье - ключ к будущему - Юрий Лапин

При плотной городской застройке может возникнуть проблема взаимного затенения гелиоприемников деревьями , домами или другими сооружениями. На этот случай должны быть приняты нормативные акты и проектировочные правила защищающие определенный сектор солнечного облучения домовладения от затенения высокими деревьями или другими объектами на соседних участках. Опыт законодательного регулирования доступа к солнцу домовладений имелся еще в древней Греции. Расчеты показывают что при достаточно плотном, например шахматном расположении домов, затенение остается в допустимых пределах. Футурологи предсказывают что типичный городской пейзаж близкого будущего будет включать тысячи расположенных на крышах домов накопителей солнечной энергии, которые станут таким же элементом повседневности, как и телевизионные антенны сегодня.

В будущем предстоит создать для районов подверженных стихийным бедствиям солнцеприемные устройства достаточно устойчивые к их воздействию, подобно тому как это уже сделано для ветроустановок мачты и ли лопасти которых автоматически складываются при опасном ветре.

Ветровые энергоисточники

Ветровая энергия являясь разновидностью солнечной используется человеком с древнейших времен. Особенную ценность ей придает то, что во многих регионах она имеет зимний максимум, компенсируя недостаток прямой солнечной энергии. В некоторых районах ветроресурсы оказываются столь велики что ими можно удовлетворить энергопотребности дома с избытком. Избыточная энергия может использоваться для производственных целей или продаваться во внешнюю сеть. Стоимость ветроэнергии в некоторых случаях уже сейчас оказывается ниже стоимости энергии полученной на тепловых станциях.

Энергия биомассы

Существуют породы быстрорастущих однолетних и многолетних растений которые уже сейчас рентабельно выращивать для топливных нужд. Важно то что при сжигании специально выращенной биомассы в атмосферу не попадает дополнительный углекислый газ, поскольку в процессе роста такое же количество его поглощается. Таким образом суммарное количество двуокиси углерода относящейся к парниковым газам, в атмосфере не увеличивается и тем самым не вносится вклад в глобальное потепление.

Тепло окружающей среды

Можно отапливать дома отбирая тепло от холодного воздуха, воды, льда или грунта. Это может быть осуществлено с помощью тепловых насосов устройств в принципе идентичных обычному холодильнику, с той лишь разницей что полезным эффектом является тепло выделяемое радиатором. На привод теплонасоса затрачивается электрическая энергия, однако получаемая тепловая энергия оказывается в 3-5 раз больше. Отсюда в частности следует нерациональность прямого использования электроэнергии для этопления.

Использование теплонасосов для отопления зданий является выгодным, во многих странах имеются действуют программы стимулирующие использоание теплонасосов имеющие государственную поддержку.

Аккумулирование энергии

Энергия от возобновляемых источников поступает нерегулярно и иногда непредсказуемо, более того от солнечных коллекторов она поступает как правило в противофазе к графику потребности дома в ней. Действительно, энергии больше требуется в течении года зимой и в течении суток в темное время. В связи с этим возникает задача аккумулирования энергии, последующего преобразования ее и выдачи в нужное время в нужной форме и количестве потребляющим устройствам. Эта задача остается пока технически более сложной чем просто получение энергии и не имеет еще хорошо отработанных решений. Задача заключается в создании достаточно эффективных сезонных (месяцы), среднесрочных (недели), и маневренных (дни, часы) аккумуляторов. Наибольшую важность и трудность представляет создание сезонных аккумуляторов, от которых требуется сохранение энергии в течение нескольких месяцев для обеспечения зимнего пика потребления.

На сегодня наиболее перспективным способом длительного сохранения энергии в доме представляется хранение ее в иде водорода, получаемого гидролизом воды, в металлгидридных аккумуляторах. Преимущества последних заключаются в низкой взрывоопасности и малом объеме. Обратное преобразование водорода в энергию (электрическую и тепловую) возможно с помощью топливных элементов. По ценовым критериям водородный энергетический цикл для дома в ближайшее время обещает стать вполне доступным.

Два рисунка

Схемы использования энергоисточников

В умеренном климате наиболее целесообразной схемой энергоснабжения дома представляется следущая. Летом избыток тепловой энерггии направляется на зарядку сезонных грунтовых аккумуляторов, электрической - на получение водорода. В холодный период, при малом поступлении энергии от ВИЭ можно использовать водород и запасенное в груте тепло для энергоснабжения дама (электроснабжение, горячее водоснабжение, тепло для системы терморегулирования и т.д.).

Пристроенная теплица

Пристроенная к дому с южной стороны теплица может выполнять много полезных функций - служить местом отдыха, игровой площадкой для детей, оранжереей и т.д. Одновременно она является одним из самых дешевых и эффективных солнцеулавливающих устройств, что делает ее наличие в экодоме желательным.

Экономичность ВИЭ для экодома

В настоящее время стоимость электроэнергии вырабатываемой на тепловых станциях использующих ископаемое топливо составляет около 7 центов за киловатт*час. Данные о цене солнечной электроэнергии приводимые различными авторами в настоящее время характеризуются значительным разбросом. По одним данным они лишь незначительно превышают цены ТЭС, по другим - превышают их в несколько раз. Лучше обстоят дела с экономичностью ветроисточников, вырабатываемая ими энергия по стоимости приближается к "тепловой" или даже, по отдельным сообщениям, спускается ниже. Так, по одному из источников, за восьмидесятые годы цена ветроэлектро-энергии вырабатываемой в США уменьшилась в десять раз и составила 7 центов. Это было достигнуто на морально устаревших установках. В США прогнозируется в связи с внедрением новых ветроустановок снижение стоимости их энергии до 3.5 цента за киловатт час.

В существующих сейчас ценах на энергию от ТЭС и АЭС не учитыватся цена наносимого производством энергии экологического ущерба, поэтому прямое сопоставление стоимости энергии возобновляемых и традиционных источников неправомерно. С учетом же экологической компоненты стоимости, солнечная и ветровая энергия экономически выгоднее традиционной уже сейчас и в будущем этот разрыв будет только увеличиваться.

Бытовое потребление энергии

Бытовые приборы и процессы на потребляющие энергию с современной точки зрения непомерно расточительны. В последнеевремя некоторые производители переходят к выпуску энергоэффективных бытовых приборов. Их энергопотребление при тех же функциях может быть многократно ниже чем у обычных. Так известно, что на освещение в домах тратится 20-35% электроэнергии. В последнее время появились новые экономичные лампы, которые потребляют в 6-7 раз меньше энергии чем привычные лампы накаливания. Аналогичнве примеры можно привести по холодильникам, стиральным машинам и т.д.

Экономи энергии в доме можно достичь также усовершенствованием энергозатратных бытовых процессов, таких как стирка или приготовление пищи, использованием автоматического управления бытовыми приборами и т.д.

Резюме по энергоэффективности

По степени энергоэффективности дома можно классифицировать следующим образом. Дома переходного типа - потребляют на отопление значительно меньше энергии чем в среднестатистические дома. Далее следуют Дома нулевого теплопотребления - утепленные настолько хорошо, что им не нужна система отопления. За ними следуют энергоавтономные или энергосамодостаточные дома удоалетворяющие все свои энергетические потребности за счет индивидуальных или коллективных ВИЭ и тем самым не получпющие энергии извне. Наконец возможны и энергоизбыточные дома, экспортирующие энергию. Примеры таких домов уже существуют.

Ресурсосберегающий и малоотходный дом

Дом неагрессивный к окружающей среде должен быть не только энергоэффективным, но и ресурсоэффективным в целом. В него помимо электричества и энергоносителей поступает вода, с другой стороны он генерирует отходы - сточные воды и бытовой мусор. В частности, очистку, подачу в дома воды и отведение стоков работают крупные технические системы наносящие значительный вред окружающей среде.

Водоэффективный дом

Недостатки сложившейся системы водоиспользования

Современные системы очистки воды и подачи ее в дома, а также водоотведения и очистки сточных вод превратились в огромные и протяженные сооружения являющиеся пожирателями природных ресурсов. В том числе и потому что на их строительство и эксплуатация требуют работы множества промышленных предприятий. Целые реки в окрестностях больших городов исчезают в трубах, чтобы потом появиться где-то в виде отравленных растворов.