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.
Водоснабжение и канализация экодома
В современных городах бытовое потребление воды составляет 300-400
литров на человека в день. Уже сейчас путем применения водоэкономных бытовых
процессов и водосберегающей сантехники возможно сокращение этого показателя
в несколько раз. При таком сниженном водопотреблении в большинстве районов
Земли реальным становится водоснабжение домов от индивидуальных или
коллективных источников. Воду из природных источников нет надобности очищать
до высоких питьевых стандартов. Рационально подавать в дом воду с разной
степенью очистки для, соответственно, разных видов ее использования.
Индивидуальные стокоочистные установки также целесообразно делать
дифференцированными входами по различным видам загрязненных вод. Стоки на
них могут очищатьнся до поливного качества и использоваться для полива на
придомовом уастке. С одной стороны проходя через почву вода будет
доочищаться, с другой - обогащать ее полезными веществами. Эффективным
средством доочистки также могу служить специальные биологические пруды и
площадки.
Горячую воду для бытовых целей целесообразно получать в теплый период
от солнечных водонагревателей, в холодный - дополнительно с помощью
теплонасосов и сбросного тепла электрогенератора и других энергоприборов.
Органические отходы и проблема сохранения почв
Ежегодно несколько миллиардов (3-5) тонн сельхозпродуктов и различного
растительного сырья поступает в города где превращается в отходы и в виде
загрязнений возвращается в окружающую среду. Часть превращается в зараженный
тяжелыми металлами и другими токсичными веществами ил со станций очистки
сточных вод, часть попадает на свалки бытовых отходов, вызывая их гниение.
Невосполняемый унос питательных веществ из почвы приводит к прогрессирующей
потери плодородного слоя почвы, что является одной из острейших
экологических проблем.
Биотуалеты
Эффективным способом восстановления плодородия почв и сокращения
количества бытовых отходов являются биотуалеты. Следует отличать настоящие
биотуалеты от химических, которые в рекламных целях также называют
биотуалетами. В последних фекалии обрабатываются химическими реактивами,
после чего они становятся опасными для окружающей среды и должны поступать
на очистные сооружения.
Одним из перспективных для ресурсоэффективного дома биотуалетов
является Кливус Мультрум (КМ). Он представляет собой наклонную камеру для
компостирования (так и переводится его название) в которой аналогичные
природным процессы перегнивания органических остатков идут в
интенсифицированном виде. Туалет безводный, не имеет движущихся частей, не
потребляет энергии. Санитарныя безопасность его засвидетельствована Шведским
министерством здравоохранения. Раз в 1.5 - 2 года через специальный люк из
него забирается готовое к применению концентрированное удобрение. Этот
биотуалет правильнее было бы называть биореактором, поскольку в него через
отдельное отверстие могут сбрасываться кухонные отходы и растительные
остатки. При наличии в доме установки очистки стоков осадки образующиеся в
ней также могут утилизироваться в биотуалете. Поскольку биотуалет безводный,
общее водопотребление в доме может быть понижено на порядок, дополнительно
сточные воды освобождаются от компонены, создающей наибольшие трудности для
их очистки.
Рециклирование бытовых отходов
Существующее сейчас общество ориентированное на одноразовое
использование товаров можно назвать "отбросным обществом". Л. Браун,
директор института всемирного наблюдения, считает что: "Историки будущего
вероятно оценят наше одноразовое использование материалов как
помешательство".
Жилые дома помимо загрязненных сточных вод, являются источниками
огромного количества твердых бытовых отходов (ТБО) которые по объему и
вредности сопоставимы с общим валом промышленных отходов. Проблемы удаления
ТБО и проблемы свалок в развитых странах входят в число острейших. Значение
фактора ТБО еще возрастет если мы обратим внимание на то, что значительная
доля промотходов является результатом производства товаров и услуг для
населения и может быть сокращена при переходе на более экологический стиль
потребления.
Сжигание ТБО является паллиативом и в конечном итоге
неудовлетворительным с экологической точки зрения.
Рециклирование
Кардинальным и наиболее приемлемым экологически и экономически,
решением проблемы бытовых отходов является их использование в качестве
вторичного сырья. Это направление получило название рециклирования.
Оно имеет три основные составляющие - учет требований рециклирования на
стадии проектирования и производства, раздельный сбор отходов в местах их
образования (в т.ч. в жилом секторе), система сбора вторичных ресурсов и
возврата их в производство. В результате такого подхода бытовой мусор в
перспективе исчезнет как таковой.
Безотходность
Задача достижения безотходности промышленного производства как проблема
