Над крышей дома своего

Я хочу попасть в тренд и стать энергонезависимым в своем доме, на своей даче. Мне нужны ветряк, солнечная панель, тепловой насос и микро-ГЭС. Где их взять, сколько они стоят, и как найти честного продавца?

Экология 17 мин на чтение Добавить в закладки
Экодом с системами ВИЭ
Экодом с системами ВИЭ
Фото: cretacon.gr

Это малая толика вопросов, которые встают перед теми, кто хочет влиться в многомиллионный коллектив поклонников возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Неверный ответ может испортить жизнь всерьез и надолго, так что следует все продумать заранее, и в этом поможет новая брошюра экологического правового центра «Беллона»: «Автономное энергообеспечение и теплоснабжение частного дома за счет возобновляемых источников энергии: вопросы, ответы, примеры». Это руководство можно рассматривать как базу, на которой будет основан ваш осознанный выбор. Авторы представили читателю обзор реально существующего и успешно работающего оборудования российского и иностранного производства.

ВИЭ меняют мир

Около 10 лет назад я вел в Иркутске семинар по альтернативной энергетике. Это было очень специфическое мероприятие — в том плане, что на нем выступали в основном те, кто пропагандировал новые энерготехнологии, но практиков, которые уже начали их использовать, было два-три человека из почти ста участников. Выступление энтузиаста, который решил самостоятельно обеспечить энергией домик на острове посреди Ангары, слушалось как откровение. Ведь, по сути дела, он рассказывал, как, не имея опыта и помощи экспертов, создать рабочую схему из китайской солнечной панели, китайских же светодиодов и российских проводов. Это был тот опыт, который «сын ошибок трудных».

Через считанные годы ситуация изменилась кардинально. ВИЭ развиваются чрезвычайно быстро и становятся все более актуальной темой и для России. На уровне автономного снабжения домохозяйств этому способствует рост стоимости электроэнергии, топлива, подключения к сетям. Впрочем, в первую очередь интерес к ВИЭ вызван тем, что в России сохраняются обширные территории, где в принципе подсоединиться не к чему. Таких мест много даже на территории мегаполисов вроде Санкт-Петербурга.

Сейчас на рынке — множество производителей и торговцев, предлагающих широчайший набор систем автономного энергообеспечения. Разобраться в этом море возможностей непросто, да и не существует готовых решений для большинства. Каждое домовладение имеет свои особенности и потребности, и поэтому каждому хозяину стоит выбрать на рынке ВИЭ то, что подходит именно ему.

Ульяновская ВЭС
Ульяновская ВЭС
Фото: energybase.ru

Так что, если вы решили стать энергонезависимым и энергоэффективным, возьмите карандаш и бумагу и составьте свой личный проект. На большинство вопросов, которые сразу встанут перед вами, ответ найдется в вышеупомянутой брошюре.

Учиться на чужих ошибках и открытиях

Брошюра готовилась более года. Начало работе положил практический опыт экологической организации «Этас» в Кенозерском парке, Архангельская область. Группа энтузиастов решила обеспечить ВИЭ гостевой дом для туристов. Дело это оказалось совсем не простым, и пришлось решать множество неожиданных проблем. В результате стало ясно, что следует собрать воедино все данные по бытовым системам ВИЭ.

Анализ тысяч и тысяч страниц в интернете показал, что в них много неточностей, разночтений и ошибок. Все это надо было проанализировать, проверить и свести воедино. К счастью, удалось найти единомышленников среди профильных специалистов и компаний, список которых приведен в брошюре.

Предлагается огромное количество типовых решений ВИЭ. Тем не менее они не могут охватить все многообразие условий и потребностей. Чтобы не стать жертвой рекламы или собственной скупости, нужно семь раз подумать, что и как, вместе со специалистами.

Современный экодом с установленными солнечными батареями
Современный экодом с установленными солнечными батареями
ru.pinterest.com

С чего начать

Решите, что вам нужно. Вы можете выбрать фотоэлектрическую систему (ФЭС), ветроэнергетическую установку (ВЭУ), тепловой насос, микро-ГЭС или комбинировать их. Все они могут выступать в роли как основных, так и резервных источников.

К ВИЭ нужно оборудование, которое «связывает» их с домом. Это не только провода, но и, к примеру, инвертор — устройство, преобразующее постоянный ток в нужный вам переменный. Такие приборы имеют разную мощность. При выборе к ее суммарному показателю желательно добавлять небольшой запас, но не усердствовать: избыток мощности инвертора влияет не только на его стоимость, но и на КПД использования электроэнергии.

Ветер дует не всегда, а солнце каждый день заходит. Значит, нужно запасать энергию впрок в аккумуляторных батареях. Их количество рассчитывается исходя из суточного потребления. Большинство специалистов сходится в том, что для автономных систем наиболее подходящими являются свинцово-кислотные аккумуляторы, однако стоит помнить, что определяющими факторами при выборе являются цена, условия эксплуатации (температура, обслуживание, наличие специального помещения и т. п.), а также ожидаемый срок службы.

Если у вас сложилось четкое понимание того, что вам нужно, — все равно стоит пригласить специалистов

Аккумуляторы АКБ AGM плохо переносят как глубокий разряд, так и перезаряд. Поэтому в системе должны быть устройства, которые как минимум отключают нагрузку от аккумуляторных батарей, если они разряжены, и отключают источник энергии, если они заряжены. Стоит такой контроллер мало, а польза от него огромна.

В брошюре «Беллоны» вы найдете рассказ и про другое электротехническое оборудование: щиты, выключатели, автоматы, предохранители, кабели, систему заземления и т. д.

Все же не стоит переоценивать свои возможности. Пусть у вас сложилось четкое понимание того, что вам нужно, — все равно пригласите специалистов. Пусть они проверят ваши расчеты и помогут вам принять окончательно верное решение. «Беллона» рекомендует экспертов, с которыми готовила брошюру. Их список приведен на 5-й странице.

Если вас интересуют солнечные панели

Тщательно продумайте их расположение. Фотоэлектрические системы работают до 30 лет, и за это время они могут оказаться в тени деревьев, которые в момент установки были нежными саженцами. Крайне важна ориентация панелей: в Северном полушарии — на географический юг. Важен и наклон, который позволяет эффективнее использовать устройства.

Фото: pixabay/ulleo

От чистоты панелей зависит не только производительность, но и часто само существование устройства. Лист дерева или пятно грязи при неудачном стечении обстоятельств могут привести к уничтожению фотоэлектрической панели из-за перегрева отдельного участка.

Еще одна распространенная ошибка — игнорирование ветра. Сильные порывы отрывают неудачно расположенные или плохо закрепленные панели.

И еще одна специфическая, но реальная опасность: если вы живете недалеко от завода, который выбрасывает в воздух фтор, и видите, что стекла окон в домах стали мутными, то от мысли о фотоэлектрических системах надо отказаться. Под воздействием выбросов они тоже помутнеют и станут бесполезными.

Один из основных признаков «здоровья» панелей — это их выработка. Если мощность снижается, нужно срочно проверять систему: что-то пошло не так. К счастью, сейчас любой уважающий себя продавец предоставляет технологию мобильного мониторинга.

Лист дерева или пятно грязи при неудачном стечении обстоятельств могут привести к перегреву фотоэлектрической панели из-за перегрева отдельного участка

Важнейший фактор выбора — то, что солнечные фотоэлектрические элементы делятся на четыре категории в соответствии со своим качеством.

Grade A (первая категория) — они не должны иметь даже незначительных дефектов. Элементы, как правило, — средней и высокой эффективности (16-19% и более).

Grade B (вторая категория) — всегда имеют визуальные дефекты, но в то же время обладают высокой эффективностью (16-19% и более). Есть мнение, что они быстрее деградируют. Их никогда не используют поставщики качественных модулей.

Grade C и Grade D (третья и четвертая категории) — такие элементы считаются непригодными для использования. Они имеют сколы и микротрещины. Их скупают, разрезают, оставляя целые части, и из них паяют новые модули. Как правило, эти элементы отличаются низкой эффективностью — 12-15%.

Ни один уважающий себя производитель фотоэлектрических модулей не станет изготавливать их из мусора. Однако в Россию поставляются и такие.

Малоизвестный факт: если в модуле есть хотя бы один элемент — меньшей мощности, чем остальные, то все без исключения элементы «выстроятся» по самому слабому.

Если вам по душе «ветряная мельница»

Ветряки (ВЭУ) стремительно прогрессируют и меняют свой облик. Сейчас наибольший интерес представляет новое поколение турбин, именуемых потоковыми. У них низкая скорость старта, высокая надежность, компактность, неприхотливость, и они бесшумные. Хотя потоковые турбины маломощны, их можно размещать на коньках крыш домов в горизонтальном положении или на краях их стен — в вертикальном. Привычные «вентиляторы» тоже совершенствуются год от года.

Еще один немаловажный момент связан с законодательством. Российский гражданин имеет право установить для себя на своей территории ветряк мощностью до 75 кВт и высотой до 30 м. Вам не нужны никакие документы, справки или разрешения.

Одного ветрогенератора вполне достаточно для обогрева дома
Одного ветрогенератора вполне достаточно для обогрева дома
Фото: blog.flexyheat.ru

Выбирая установку, не зацикливайтесь на номинальной мощности. Ее оценка сильно зависит от ветрового режима. Нужно брать в расчет годовую выработку электроэнергии при различных среднегодовых скоростях ветра и попросить производителя показать график зависимости мощности от их показателей.

ВЭУ следует совмещать с фотоэлектрикой. Так вы повысите надежность энергосистемы, что особенно актуально для мест с низкой среднегодовой скоростью ветра. Если она составляет менее 4 м/с, рекомендуется 90% установленной мощности переводить на ФЭС и 10% на ВЭУ. Для скорости ветра от 4 до 5,36 м/с: 60% на ФЭС и 40% на ВЭУ. Более 5,36 м/с: 40% на ФЭС и 60% на ВЭУ.

Большинство компаний поставляют установки с дополнительным оборудованием, представляя потребителю ветроэлектростанцию целиком. Если вы решите собирать оборудование для нее у разных производителей, то повысите риск поломок и неэффективной работы.

Если рядом течет вода

Если недалеко от дома есть река или ручей, можно подумать о «малой ГЭС». Опять же, они очень разные, и надо выбирать ту, которая лучше всего подходит для ваших условий.

Объекты малой гидроэнергетики по мощности разделяются на:

— пико-ГЭС, до 10 кВт;

— микро-ГЭС, до 100 кВт;

— мини-ГЭС, до 1000 кВт;

— малые ГЭС, до 30 000 кВт.

Также есть станции, использующие скоростной напор воды: это бесплотинные микро-ГЭС. Создавать их целесообразно, если вам нужно совсем немного электроэнергии — от десятков до нескольких сотен ватт.

Фото: zak-kor.net

Необходимо помнить, что любой водный объект на территории России (за исключением прудов в пределах частных земельных участков) принадлежит государству. Любые манипуляции с ним без разрешения властей незаконны. Строительство даже самой малой ГЭС требует проекта и согласования.

Мини-ГЭС — это сложное оборудование, так что следует тщательно проконсультироваться с представителями компаний-производителей.

Попробуй «холодильник наоборот» и солнечный коллектор

Для загородного дома никто не отменяет старую добрую печь, но не все в наше время найдут толкового печника. Поэтому «Беллона» предлагает обзор тепловых насосов — геотермальных или воздушных, солнечных коллекторов и др.

Коллектор нагревает теплоноситель: воду, антифриз, воздух. Главные достоинства — простота и надежность. У каждого типа таких устройств есть свои преимущества.

Простые плоские — способны самоочищаться от снега, ставятся под любым углом наклона, а стоят дешевле, чем вакуумные, и обладают высокой производительностью в летнее время, более надежны и долговечны. Срок службы качественных промышленных изделий составляет более 25 лет.

Вакуумные коллекторы лучше работают в условиях низких температур и слабой освещенности. Срок их службы — не менее 20 лет. Они занимают на 70% больше площади, чем плоские, при одинаковой площади поглощения солнечной энергии.

Главные достоинства воздушных коллекторов — простота и надежность. Теплоноситель в них не замерзнет и не закипит. При хорошем уходе они прослужат 10-20 лет

Интересно, что, вопреки расхожим представлениям, пасмурная погода, дождь и облачность не так уж сильно мешают работе солнечных коллекторов, хотя и понижают их эффективность.

Довольно сложно рассчитать количество квадратных метров, необходимых для той или иной системы коллекторов. Здесь важны не только наклон крыши и сторона: нужно учитывать уровень солнечной радиации в регионе, объем накопителя, тепловые потери дома. Лучше доверить расчет квалифицированным специалистам.

Тепловой насос — прибор, поглощающий из окружающей среды низкопотенциальную тепловую энергию. По сути, это холодильник, только наоборот. Такие насосы бывают геотермальные, воздушные и использующие вторичное тепло. По виду теплоносителя они делятся на типы: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух». Эти устройства весьма эффективны и долго служат.

Вот пара советов:

— перед покупкой теплового насоса стоит узнать, имеет ли производитель рекомендации EHPA (Европейская ассоциация производителей тепловых насосов);

— следует уточнить, какие модули автоматизации входят в поставку оборудования: ведь некоторые производители продают полный комплект, а у других нужно покупать отдельные части системы за большие деньги.

Основные преимущества тепловых насосов.

— низкое энергопотребление: из 1 кВт затраченной электроэнергии получается от 3 до 7 кВт тепловой, и это больше, чем при работе любых котлов, использующих топливо;

— в одном устройстве сочетаются одновременно системы нагрева воды, отопления и охлаждения;

— тепловой насос безопасен, так как не содержит деталей, которые могут вызвать пожар, и не выделяет ядовитый угарный газ;

— остановка работы не приведет к поломке или к замораживанию жидкости;

— работой насоса управляет автоматика, и обслуживание не требует специального обучения;

— прибор может прослужить до 50 лет.

Завершая рассказ, отметим, что для грамотного монтажа нужны специальная подготовка и опыт. Неправильная сборка все испортит. Так что обращайтесь к специалистам, которых сегодня в России немало. Главное — постарайтесь проверить репутацию фирмы, найти отзывы реальных клиентов, чтобы не попасть на удочку аферистов.

В конце беллоновской брошюры приведены типовые комплексные решения. Это для тех, кто все-таки не очень хочет углубляться в мелкие нюансы.

Для каждого типа домохозяйства предложены системы электроснабжения, основанные на ветро-солнечном комплексе и микро-ГЭС, а также системы отопления на солнечных коллекторах и теплонасосе.

И все-таки эти примеры — не готовые решения, а пища для размышлений. В конечном итоге все зависит от вас.

Ознакомившись с брошюрой «Беллоны», пресс-секретарь Гринпис России Евгений Усов обратился за комментарием к эксперту в вопросах ВИЭ, генеральному директору Института энергоэффективных технологий в строительстве Владимиру Сидоровичу. 

Комментарий Владимира Сидоровича

«Самое главное — строить дома так, чтобы потребности в электричестве и тепле были минимальными. Человечество пока не придумало ничего лучше «пассивного домостроения». Оно требует соответствующей квалификации проектировщика и высокой культуры исполнения.

Если мы говорим об обычном среднем домохозяйстве, которое обеспечивает все привычные для нас потребности, то придется признать, что сегодня в России невозможно добиться круглогодичной автономии на основе солнечной энергии. Не поможет и дополнительное создание системы хранения энергии. Теоретически можно взять большую солнечную электростанцию и построить большой сарай для накопителей на сотни кВт. Но это не имеет экономического смысла.

Чем больше у вас солнечная электростанция, тем меньшую долю производимой энергии вы можете потребить. В случае автономии это означает, что вы теряете («выбрасываете») большую часть производимой электроэнергии просто потому, что ее сбыть некуда.

Факт не обойти: чем меньше электростанция, тем большую долю произведенной электроэнергии сможете «съесть» сами. При этом степень автономии меньше.

Оптимально рассчитанная СЭС с накопителями энергии сможет обеспечить до 70% автономии. Причем это среднегодовой показатель, а в отдельные дни этот процент может быть равен нулю.

В наших широтах солнца летом намного больше, чем зимой. Поэтому в летние месяцы у нас избыток энергии, который пропадает, а в зимние — нехватка, хотя именно в этот период электричества нередко требуется больше.

Если вы дополняете солнечные панели ветряком, то повышаете степень автономии, но она все равно не будет полной. Просто потому, что невозможно гарантировать, что ветрогенератор будет выдавать в нужное время нужное количество энергии.

На мой взгляд, простейший вариант — это комплекс: солнечная электростанция — накопитель энергии — дизель-генератор. Конечно, любители могут сюда добавить и ветроустановку.

На Западе появляются системы, где в качестве сезонного накопителя энергии используется водород, производимый методом электролиза. В данном случае можно действительно получить полную автономию на основе ВИЭ. Недостаток таких систем — очень высокая цена. Подбор подходящего решения для каждого домохозяйства следует производить индивидуально. Это многофакторный анализ, и нужно доверить его специалистам» .

Материал подготовил Евгений Усов, пресс-секретарь Greenpeace России

Сообщить об ошибке: CTRL/CMD + ENTER