Электричество из отопления. Часть 1. Домашняя когенерация и другие виды альтернативной электрогенерации


Когда электричество в доме - проблема


Наличие электричества в домашних условиях во все времена являлось жизненно важной необходимостью. Хорошо, когда ваша квартира подключена к городской электросети, или ваш загородный коттедж обеспечен бесперебойным и мощным электроснабжением от районного «Энергосбыта», и при этом стоимость электричества для вас малоинтересна. Тогда получение нужных киловатт сводится к включению электроприбора в домашнюю розетку.
Но что, если вы живете в своем доме и актуальна хотя бы одна из этих проблем:

- отсутствует подключение дома к местной электросети;

- стоимость сетевого электричества заметно влияет на ваш семейный бюджет;

- частые перебои в электроснабжении раздражают и мешают обычной жизни;

- есть обоснованная необходимость в наличии резервного источника электричества;

- по каким-то причинам есть необходимость в переходе с сетевого на автономное электроснабжение (например, неадекватное поведение местной электросети)?

Тогда перед домовладельцем встает вопрос — как получать свое собственное электричество и не от кого не зависеть? О способах решении этого вопроса и пойдет речь ниже. Но заранее стоит упомянуть, что рассматривать будем только такие источники электричества, которые можно приобрести на российском рынке и использовать в домашнем быту. Различные советы, типа как «сделать генератор Теслы самому», и заметки в СМИ о «достижениях ученых в получении электричества из морской воды», хороши для расширения кругозора, но не помогут в вопросах реального электроснабжения.

Источники «своего» электричества


Когда домовладелец начинает думать об автономном электроснабжении, первое, что приходит на ум — это бензогенератор. Как вариант, вместо бензо- применяют дизель-генератор, что дороже, но по набору преимуществ и недостатков — то же самое. Наверное, на сегодня это самое популярное в России решение задачи о собственном электричестве. Из преимуществ — низкая стоимость самого бензогенератора, простота использования, компактные габариты и малый вес, возможность получать электроэнергию в любой момент по желанию владельца, простота хранения запаса энергии (в виде топлива). Из недостатков — высокая стоимость топлива, а значит, и получаемого электричества, большой уровень шума и вибраций при работе, наличие вредных выбросов, сложности в автоматизации при необходимости продолжительной работы, малый общий ресурс. Если суммировать плюсы и минусы, то применение бензогенератора имеет экономический и потребительский смысл, только если он работает эпизодически и недолговременно. Например, при авариях в сетевом электрохозяйстве, в поездках вдали от дома, и просто для наличия автономного электричества «на всякий случай». Для постоянного электроснабжения бензогенератор не подходит от слова «совсем», по совокупности вышеописанных причин. Правда, как далее станет понятно, «идеального» источника электричества пока не существует, и иногда бензогенератор используют для электрогенерации даже там, где нет доступа к электросети (такие поселения есть даже в ЦФО). Но и в таких местах, как правило, бензогенератор запускают периодически, для зарядки аккумуляторов, чтобы потом пользоваться электричеством. Естественно, тогда стоимость электроэнергии становится еще дороже из-за необходимости в батареях, инверторе и т. д. А потребление электричества ограничивается маломощными приборами (свет, насос отопления, ноутбук), так как суммарная емкость разумного количества аккумуляторов слишком мала.

Но в последнее время на рынке появились газопоршневые установки (ГПУ), по сути представляющие собой те же бензогенераторы, но работающие на магистральном природном газе. Они гораздо дороже бензиновых аналогов, но топливо для них обходится намного дешевле. В остальном набор недостатков и достоинств остается тем же. В следующей части остановимся на ГПУ подробнее.


Если потенциальный пользователь автономного электроснабжения не хочет постоянно платить за все дорожающее топливо для бензогенератора, то естественно, его взор обращается на «бесплатное», или «зеленое» электричество, а именно на ВИЭ — возобновляемые источники энергии. Тем более что тема альтернативной энергетики находится в центре внимания СМИ и госструктур, и вызывает большой интерес со стороны общества в целом. Использование ВИЭ рекламируется и поощряется со стороны различных экологических организаций, вовлеченных научных работников, энтузиастов (и коммерческих предприятий, которые в этом прямо заинтересованы). Но если взглянуть на ВИЭ со стороны обычного пользователя, то перспективы таких источников электричества для автономности домашнего электроснабжения становятся не такими уж очевидными. Сразу стоит ограничиться двумя видами возобновляемой энергии — от солнца и ветра Другие, такие как энергия морских волн или геотермальная энергия, для абсолютного большинства жителей России недоступны. Да, сама энергия солнца и ветра — бесплатна. Но извлечение этой энергии и использование в домашнем хозяйстве имеет много ограничений и проблем. Для начала, о ветре. Сами ветровые энергоресурсы очень неоднородно распределены по России. Чтобы ветрогенерация обеспечивала домохозяйство достаточным объемом электричества, дом должен находиться в природной зоне постоянных сильных ветров. Такие места встречаются на морском побережье, в степных и горных районах, и т. д.

А для проживающих в средней полосе, в лесистой местности и среди разнообразной застройки, установка ветрогенератора как единственного источника электричества практически не имеет смысла — средняя сила ветра слишком низка и отсутствие ветра бывает таким долгим, что даже большое количество дорогих аккумуляторов не даст необходимого запаса электроэнергии на периоды штиля. Кроме того, работающий ветрогенератор сильно шумит, и для комфортного проживания (и избежания конфликтов с соседями) он должен быть установлен на достаточном удалении от жилых строениий. А стоимость «ветроэлектрогенерации» слишком велика, чтобы быть просто «добавкой» к прочим источникам электричества. Поэтому неудивительно, что встретить установленный ветрогенератор во дворе частного дома в России — большая удача.

Солнце — гораздо более популярный тип ВИЭ, чем ветер. Домашние СЭС (солнечные электростанции) часто можно встретить не только в таких «солнечных» регионах, как Кубань и Алтай, но и в Подмосковье, и во многих других уголках России. СЭС не мешают соседям, могут быть установлены в неиспользуемых местах (на крышах строений), просты в использовании.

СЭС часто покупают именно для альтернативного электроснабжения, но получаемого от них электричества, как правило, только для частичного покрытия домашних нужд. Почему же не полностью? Во-первых, стоимость полнокомплектной СЭС, с учетом аккумуляторов для обеспечения круглосуточного электроснабжения дома, достаточно высока — если ее расчетная мощность будет покрывать все домашние потребности в электричестве. Проще говоря, срок окупаемости такой СЭС, как и в случае с ветрогенератором, растянется на десятки лет. А во-вторых, в средней полосе России такая СЭС сможет полностью обеспечивать домохозяйство электроэнергией только 3-4 весенне/летних месяца в году. В остальное время будут настолько длинные многодневные периоды пасмурной погоды, постоянных осадков и прочего ненастья, что никаких аккумуляторов не хватит для запаса электроэнергии. Кроме того, «мощность» солнечной энергии в декабре падает в до 5 раз по сравнению с июнем/июлем, и стоимость «полноразмерной» СЭС для зимнего сезона становится совсем запредельной.

На этом заканчивается список доступных для российского потребителя средств автономного электроснабжения. Как видно, среди них нет такого, которое отвечало бы всем необходимым требованиям: дешевизна использования, постоянная выдача электроэнергии независимо от времени суток и годового сезона, большой рабочий ресурс, автоматическая работа без участия пользователя. Неужели так и остается мучиться с бензогенераторами: покупать «золотое» топливо, терпеть шум и выхлоп, менять аппарат раз в 2-3 сезона? Не совсем так!

Домашняя когенерация


Если мы рассмотрим общее энергопотребление обычного частного дома, то окажется, что основная часть всей энергии идет на отопление и горячее водоснабжение. Потребление на эти нужды составит, например, 15-20 Квт в зимний период. В то же время потребление электричества не превысит 1 Квт в среднем в течение суток (конечно, днем может быть и до 5 Квт, а ночью упадет до 100-200 Вт). Причем тепловую энергию для отопления обычно получают от сжигания недорого топлива — магистрального газа, дров, угля и т. д. Так неужели нельзя применить какую-то установку, чтобы как-то преобразовать часть этих «тепловых» 20 Квт в «электрический» 1 Квт? Тогда задача получения недорогого автономного электричества будет решена, хотя бы в отопительный сезон! Да, такие установки существуют, и они называются «когенерационные», или КГУ, но иногда их называют микро-ТЭЦ.

Сам процесс получения одновременно и электрической, и тепловой энергии от одного устройства называется «когенерация». На этом первая часть нашего рассказа заканчивается, и все вопросы о возможностях и перспективах домашней когенерации мы рассмотрим в следующих частях.

А пока можете более подробно ознакомиться с темой когенерации на официальном сайте проекта КРОПАТ.

Подписывайтесь и ставьте лайки! Скоро появится следующая часть!

*все иллюстрации взяты из открытых источников в интернете