Ветер, солнце и… земля

Зависимость от какого-­то единственного и безальтернативного источника энергии неприятна и неудобна. Мало ли что может случиться со столбами, проводами, трансформаторами! А обесточенный дом тут же становится легкой добычей злоумышленников, а также жертвой лютого холода. Вот почему хозяева комфортабельных загородных домов, как правило, заботятся о резервных источниках электрической энергии, которые запускаются либо вручную, либо подключаются автоматически при обесточивании основного фидера. Наш журнал писал об автономных мини­электростанциях, которые могут быть установлены прямо в загородном доме или чуть поодаль. Поодаль лучше, поскольку во всех электрогенераторах в качестве привода используется дизель или карбюраторный двигатель. А они, понятно, не могут работать бесшумно, значит, спокойно отдыхать на лоне природы не придется. К счастью для потребителей, на сегодняшний день существует огромный выбор мини­электростанций, позволяющих полностью решить проблемы с обеспечением загородного дома электроэнергией в аварийных ситуациях.

Такие автономные электрогенераторы имеют диапазон мощности от 0,5 до 200 кВт; есть и более мощные, но они не рассчитаны на индивидуальное использование, хотя вполне успешно могут служить в качестве аварийных источников энергии в коттеджных поселках. Диапазон цен здесь также очень широкий. И каждый может выбрать автономный генератор сообразно своим потребностям и финансовым возможностям. Ведущими мировыми производителями такой техники являются компании «Honda», «Yamaha», «Deutz», «Hatz» и ряд других.

При покупке собственной электростанции следует учитывать ряд моментов. На каждом генераторе указывается его максимальная мощность, однако эксплуатация станции на полную мощность нежелательна, поскольку снижается моторесурс двигателя, который довольно быстро выходит из строя.

Требуемая мощность рассчитывается как суммарная мощность всех потребителей плюс 10%.

Если включаются устройства индуктивного типа, например холодильник, мощность увеличивается в 1,5–2 раза, при использовании насосов – в 3–6 раз.

Еще один критерий выбора – уровень шума. Для машин и механизмов, согласно стандартам Российской Федерации, максимально допустимо 80 дБ. Исполнение агрегата может быть как открытым, так и капотным, то есть шумозащищенным, при котором уровень шума значительно снижается. Кроме того, надо учитывать, постоянно будет работать агрегат или эпизодически. В первом случае специалисты рекомендуют приобретать дизельный вариант. Хотя его стоимость выше, чем карбюраторного, впоследствии вы окупите затраты за счет дешевого топлива, меньше будете отравлять окружающую среду, поскольку дизельный агрегат выбрасывает в атмосферу меньше окиси углерода, чем бензиновый. Если же вы вообще не желаете наносить ущерб окружающей среде, то читайте дальше.

Силой ветра

Дизель­генератор – лишь частичное решение проблемы. Во­первых, шумит, во­вторых, дымит, в­третьих, запасы топлива не бесконечны и есть риск, что когда­нибудь такой генератор все­таки остановится.

Ветер дует почти всегда, и если устроить ветряк, подключив к нему генератор, на вас будет работать практически бесконечная энергия атмосферы.

Надо сказать, что об альтернативных источниках электрической энергии думают в мировом масштабе, и загородная жизнь в данном случае лишь часть большого процесса. Не секрет, что планета наша основательно загажена, в первую очередь продуктами работы двигателей, а в таком случае недалек момент, когда даже загородная жизнь не будет гарантией экологической безопасности. Опять же, по оценкам отдельных аналитиков, в не столь уж отдаленном будущем вероятен энергетический кризис, а тогда актуальность альтернативных источников еще больше возрастет. Так что не следует считать, что ветрогенераторы или солнечные батареи – такая уж экзотика, которая никогда не будет внедрена в наших краях. Тем более что энергию ветра успешно научились использовать еще наши далекие предки. Первопроходцами тут стали изобретатели ветряных мельниц, первые из которых стали махать крыльями еще до нашей эры. Лопасти, ось, простой передаточный механизм, а в результате зерно быстро и без затрат труда превращается в муку. С помощью мельниц также сбивали масло, делали бумагу, а голландцы, к примеру, приспособились осушать с помощью энергии ветра свои болотистые земли. В России есть где разгуляться ветру, а потому его быстренько «запрягли»: к началу двадцатого века у нас работали два с половиной миллиона ветряных двигателей. А после 1917 года, когда в обиход вошли электрические генераторы, появились первые ветряные электростанции.

Увы, в энергетической гонке в те годы победили нефтепродукты, и только спустя десятилетия к реализации этого замысла вернулись. К концу прошлого столетия всех вдруг стали волновать проблемы экологической безопасности, и повсеместно опять завертелись ветряки. Как утверждают ученые, совокупная энергия ветра составляет миллиарды мегаватт в час, и если использовать хотя бы самую малую толику этой энергии, можно обеспечить электричеством миллионы жителей земли. Вот почему рынок ветряной энергетики в настоящее время – один из самых динамично развивающихся. За 2001 год, к примеру, в мире было установлено ветрогенераторов на 6500 мВт, а общая мощность производимой ими электрической энергии в мире составила 24 000 мВт. К сожалению, пока наша страна вносит очень маленький вклад в производство такой энергии, у нас развитие ветряной энергетики, похоже, в перспективе.

И все же первые подвижки в этой области имеются, и в сфере загородной жизни тоже.  Для бытового использования удобнее всего ветроэлектрические установки малой мощности, широко производимые за рубежом и на некоторых предприятиях России.

Они дешевы, просты в эксплуатации, монтаже, ремонте, удобны в транспортировке. Ну и, конечно, они абсолютно экологически безопасны: не засоряют окружающую среду, не дают вредных отходов и т. п. Такие установки способны обеспечить не только минимальную потребность в электроэнергии (к примеру, для освещения), но и запитать бытовые электроприборы, электрический инструмент или насос. Месячная выработка энергии при средней скорости ветра 4 м/с для установки УВЭ­500М в комплекте составляет 30 кВтч в месяц, что вполне хватает для обеспечения всех энергетических нужд. Ценным свойством таких установок является возможность наращивания выработки путем добавления одного или нескольких агрегатов. А поскольку в комплект установки входит мощная аккумуляторная батарея, свет в вашем доме будет гореть, даже если ветра нет.

Впрочем, многих, наверное, интересует практический вопрос: можно ли сейчас найти на рынке готовые модели ветрогенераторов? Чтобы купил, привез к себе на участок, установил – и пользуйся силой ветра! Отвечаем: найти можно, но они дорогие. Так, отечественный агрегат, рассчитанный всего на 0,25 кВт, обойдется в 10 тысяч рублей. Не дешевле и зарубежная продукция. Вот когда спрос на ветрогенераторы станет массовым, тогда они и подешевеют.

Энергией солнца

Использование солнца в качестве источника энергии в некоторых отраслях, например в космической, – вещь привычная. Но в космосе, во-­первых, нет других источников, во-­вторых, там все время (причем очень ярко!) сияет светило. На земле же, особенно в нашем пасмурном регионе, солнце нередко скрывается за облаками, а значит, толку от него – ноль.

Тем не менее солнечные батареи могут применяться и у нас, правда, как вспомогательный источник энергии.

У солнечных батарей множество плюсов: им не нужно топливо, они не выделяют вредных веществ, не изнашиваются и требуют минимального обслуживания. Однако они обладают низким КПД, весьма чувствительны к механическим воздействиям, а их работоспособность зависит от местных климатических условий, времени года и суток. Кроме того, как и ветрогенераторы, солнечные батареи в современных российских условиях – удовольствие не из дешевых. На Западе дела обстоят несколько лучше, там целый ряд компаний наладил производство солнечных батарей и в последние годы продвигает свою продукцию на российский рынок.

Например, не так давно представители датской компании «Термо Сол» рекламировали на одном из заседаний НП «АЗН» свою продукцию – вакуумные солнечные батареи. Эта компания производит системы автономного горячего водо­ и теплоснабжения, использующие солнечную энергию. Вакуумные солнечные коллекторы разработаны специально для регионов с холодным климатом и успешно применяются не только в Дании, но и в других северных европейских странах.

Солнечные батареи, которые устанавливаются на крышах домов, могут работать не только днем, но и во время низкого солнцестояния или в пасмурную погоду.  Ни ветер, ни низкая температура воздуха – не помеха сбору энергии. Кроме того, эти батареи бесшумны, чем выгодно отличаются от ветровых систем.

Как ни странно, в отношении солнечных батарей европейцы оценивают наш рынок как весьма перспективный, прежде всего по причине высоких темпов развития загородного строительства. Опыт показывает, что значительный рост загородной собственности увеличивает и спрос на альтернативные источники энергии. Помимо того, надо учитывать, что у нас нередки случаи, когда в коттеджах отсутствует централизованное тепло­ и газоснабжение, вводятся жесткие лимиты на электроэнергию. А тогда на выручку могут прийти солнечные системы.

Теплом земли

Еще один альтернативный способ получать энергию реализован в так называемых тепловых насосах. Они уже отработаны в технологическом отношении и успешно функционируют во многих загородных домах дальнего зарубежья. В последние годы они получают распространение и у нас, хотя, конечно,   в России процент тепловых насосов в сравнении с другими источниками энергии пока что невелик.

Принцип работы теплового насоса основан на том, что тепло забирается у окружающей среды – земли, воды, воздуха – и переносится в дом, где используется для отопления.

Вроде бы этот нонсенс, ведь окружающая среда, особенно в холодное время года – это царство льда и снега, откуда тут взяться теплу?! Однако не надо торопиться с выводами. Тепло здесь отбирается, к примеру, от грунта, который на глубине имеет постоянную температуру. В установке есть испаритель, в котором тепло невысокого температурного потенциала отбирается от низкопотенциального источника (тот же грунт или вода) и передается низкокипящему рабочему телу – обычно это фреон. Полученный пар сжимается компрессором. При этом температура пара повышается, и тепло на нужном температурном уровне передается в систему отопления и горячего водоснабжения. Таким образом, тепловой насос осуществляет трансформацию тепловой энергии с низкого температурного уровня на более высокий, нужный потребителю.

В такой конструкции для работы компрессора необходимо первоначально затратить энергию. Но затем вы ее возвращаете сторицей. То же самое можно сказать и о финансовой стороне вопроса.

Первоначальные вложения на оборудование для подобной энергетической установки составят немалую сумму – несколько тысяч евро.

Но затем, в процессе эксплуатации, эта сумма начнет быстро к вам возвращаться за счет эффективной работы теплового насоса. При этом сама установка достаточно неприхотлива. Она работает в температурном диапазоне от ­25 до +50 градусов и без проблем устанавливается в любом доме. Тепловые насосы не засоряют окружающую среду, они абсолютно экологически безопасны.

И этот фактор является еще одной серьезной мотивацией для установки тепловых насосов в индивидуальных домах европейцев.

К слову сказать, в настоящее время в той же Швеции примерно в 60% частных домов имеются такие установки, которые прекрасно сочетаются с любыми другими источниками энергии, являясь безотказным резервным дополнением, и думается, в нашей стране, как и в остальном цивилизованном мире, получат должную популярность.

...и хитростью ума Главный недостаток всех альтернативных источников энергии состоит в отсутствии гарантии постоянного электроснабжения дома.

Сегодня мало кто в нашем регионе рискнет доверить электроснабжение дома ветряку или солнечным батареям – если их и используют, то в сочетании с более надежными мини­электростанциями, которые нужны для подстраховки. Поэтому отечественные производители предлагают потребителям своего рода «гибрид» – ветрогенератор, укомплектованный солнечными батареями. Когда на улице пасмурно, по небу бегут серые тучи, в трубе завывает ветер – работает ветряк. А если ясно и полный штиль, производством электроэнергии занимаются солнечные батареи.

По экономии и способам получения энергии нашим соотечественникам, думается, вообще нет равных. Например, чтобы минимизировать потребление электроэнергии, некоторые устанавливают в загородных домах холодильники, «питающиеся» бытовым газом. Такому аппарату на два месяца хватает одного 50­литрового баллона пропана. Если недоступен ветрогенератор промышленного производства, наш «левша» изготовит самодельный, установит его на коньке крыши и будет заряжать с его помощью аккумулятор. И хотя это кустарный способ, тут прослеживается мировая тенденция. Рано или поздно задуматься о каких­то альтернативах нефтегазовой энергетике придется, изменения неминуемы, и сфера загородного домостроения почувствует их в первую очередь.