4.5. Автономное электроснабжение

Уменьшить потребление электроэнергии зданием можно также установкой локальных возобновляемых источников электроэнергии на здании или рядом с ним. Если мощность таких источников достаточно велика, то дом вообще не будет потреблять электричество от сети. Наиболее часто используются солнечные панели из фотоэлементов и ветроустановки.

Фотоэлемент (гелиоустановка, солнечная панель) — это электронный прибор, который преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию. Коэффициент полезного действия (КПД) фотоэлементов растет из года в год, и составляет для производимых в промышленных масштабах в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнуты КПД до 44 %. В средней полосе России в облачный летний полдень мощность солнечного излучения, дошедшего до поверхности Земли, оценивается примерно в 100 Вт/м². Технически солнечные установки на этой широте могут собирать энергию в диапазоне 10-15 Вт/м².

Стоимость гелиоустановок и электроэнергии, ими вырабатываемой, стремительно снижается. По оценкам Европейской Ассоциации Фотовольватики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.

Обычно солнечные панели устанавливают на крышах зданий. Для эффективной работы гелиоустановки необходимо, чтобы ее плоскость находилась как можно перпендикулярнее солнечным лучам. Поэтому эффективно располагать солнечные панели на южном скате крыши. Если здание ориентировано так, что скаты крыши ориентированы на восток и запад, то эффективность солнечных панелей будет, к сожалению, низкой.

Солнечные панели могут устанавливаться на крышах или стенах домов, на земле и даже на дорожном покрытии, как это показано на фотографиях.

Гелиоустановки имеют много достоинств. Они могут работать практически в любой точка земного шара. Эти установки имеют низкие эксплуатационные расходы и совершенно не производят шума. Наконец, это возобновляемый источник энергии и при своей работе не производит выбросов вредных веществ и парниковых газов.

Солнечной панели имеют и некоторые недостатки. Они требуют использования больших площадей, не работают ночью и недостаточно эффективно работают в сумерках, во время пика электропотребления. Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., что вызывает проблемы их утилизации.

На российском рынке сейчас доступно множество разных моделей солнечных панелей с разными рабочими характеристиками и со всеми комплектующими, в широком диапазоне цен.

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или ВЭУ) преобразует энергию ветрового потока в электрическую энергию. Некоторые современные бытовые источники бесперебойного питания имеют модуль подключения источника постоянного тока специально для работы с солнечными батареями или ветрогенераторами. Таким образом, ветрогенератор может быть частью домашней системы электропитания, снижая потребление энергии от электросети. Ветроустановки экономически рациональны для удаленных индивидуальных домов в открытой местности или на возвышенности, при удалении от ЛЭП более чем на 500 м.

На российском рынке присутствуют несколько производителей маломощных бытовых ветрогенераторов для домашнего использования. Цены на ветрогенераторы мощностью 1 кВт с полной комплектацией начинаются от 35-40 тыс. рублей (на 2012 год). Сертификация на установку данного оборудования не требуется. На фотографии вы можете увидеть пример одного из таких ветрогенераторов.

Обычно для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 1 кВт. Существуют ветрогенераторы со специальной формой лопастей, способные работать при скорости ветра от 3 м/с. Если ветер в данной местности не стабилен, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором.

Ветроустановки возводятся очень быстро, не выбрасывают загрязняющих веществ и парниковых газов и являются возобновляемыми источниками энергии. К их недостаткам относится шум при их работе и зависимость от наличия ветра.

Помимо технических средств снижения потребления электроэнергии, описанных в этой главе курса, существует множество приемов, которыми также можно добиться такого снижения, используя только те бытовые приборы, которые уже есть в доме. Об этих приемах рассказывается в следующей главе.