Специалисты рассказали о проектах в сфере применения возобновляемых источников энергии в быту
В России реализуют множество пилотных проектов «умных домов», «умных сетей», позволяющих экономить электроэнергию и отапливать жилища за счет возобновляемых источников. Благодаря этому в котельных сжигается меньше ископаемого топлива, а значит, уменьшаются выбросы углекислого газа в атмосферу. Где проходят такие эксперименты — в материале ниже.
Три шага к экономии
Самый простой способ сэкономить на отоплении — уменьшить теплопотери, говорят эксперты. Как минимум утеплить фасад дома, в подъездах и комнатах поставить стеклопакеты.
Следующий шаг — установить индивидуальный тепловой пункт, который будет регулировать температуру теплоносителя в зависимости от погоды. Когда тепло, температура и расход воды в трубах автоматически уменьшаются, холодно — увеличиваются. Сейчас многие дома, если позволяет конструкция, оборудуют ИТП и автоматикой, следящей за поступлением тепла от котельной. А новостройки сразу сдаются с ними. Это, в частности, позволяет не допускать перетопов, столь не любимых жильцами, ведь за них приходится много платить.
Наконец, самое современное решение — добавление к централизованному или индивидуальному отоплению, если речь о частном доме, дополнительных источников энергии и установка «умной системы» управления.
Подмосковный энергоэффективный дом
Одну из таких систем реализуют ученые кафедры промышленных теплоэнергетических систем Московского энергетического института. Четыре года назад они начали оснащать обычный жилой коттедж в Ашукино в Подмосковье установками на возобновляемых источниках энергии, чтобы сделать энергоэффективный объект, потребляющий минимальное количество электроэнергии от центральной сети.
Почему бы просто не установить в доме газовый котел? Проблема, однако, в том, что подключение к системе газоснабжения очень дорогое — примерно 800 тысяч рублей и занимает много времени. За три года подавляющему числу жителей поселка это не удалось.
Дом спроектирован в виде куба, чтобы уменьшить теплопотери. Все поверхности теплоизолированы. Окна и двери — с шестикамерным профилем и двухкамерными стеклопакетом, заполненным аргоном, энергосберегающим напылением и теплой рамкой.
Главный элемент теплоснабжения — геотермальный тепловой насос. К нему подключены солнечные коллекторы и тепловой аккумулятор, приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла. Электроэнергию вырабатывают солнечные батареи и накапливают ее в аккумуляторах. В доме теплые пол и потолок, летом они, так же как и тепловой насос, работают на охлаждение.
Все это объединено в гибридную систему, автоматически управляемую контроллерами. Потребляет она в разы меньше электроэнергии.
Обошелся этот проект очень недешево. В будущем ученые рассчитывают его частично окупить, в том числе за счет того, что дом будет вырабатывать и отдавать излишки электроэнергии, если примут соответствующий закон. То есть получится даже заработать. Главное же — проект дает возможность обучать студентов и аспирантов кафедры.
Обогрев воздухом
Варианты таких гибридных систем отопления разрабатывают на Урале.
«Помимо центрального отопления, мы используем в нашей системе вторичные источники — воздух, солнце. Есть воздушные тепловые насосы, солнечные панели и коллекторы. Осенью этого года, когда отопление еще не включили, но было уже холодно, наше офисное здание обогревалось только ими, за счет воздуха и солнечной энергии», — говорит Юрий Бондарев, директор центра коллективного пользования в энергетике и энергосбережении ЮУрГУ.
Тепловой насос — это холодильник наоборот, работает за счет окружающей среды. Тепло затем выпускают в помещение или греют им воду.
«Используются только природные источники энергии, минимально загрязняющие окружающую среду. Может быть, на этапе изготовления элементов этого оборудования происходят загрязнения, но при эксплуатации уже нет: ничего не сжигается, никаких выбросов», — подчеркивает ученый.
Важно и то, что такая гибридная система экономит деньги.
«Мы включаем в квартире электронагреватели, когда холодно. Там один киловатт электроэнергии дает один киловатт тепла. В тепловых насосах — четыре киловатта. Экономия в четыре раза», — уточняет эксперт.
Сколько солнца в Челябинске
Бондарев с коллегами участвовали в проектировании гибридной системы для жилого дома в Копейске Челябинской области. Его ввели в строй в 2015-м по областной программе энергоэффективности. В доме 24 квартиры, 3 этажа.
Кроме центрального отопления, установлены автоматизированный тепловой пункт, воздушный тепловой насос, на крыше смонтированы солнечные батареи и коллекторы. Всем этим управляет контроллер, на основе информации, поступающей от датчиков температуры, давления, расхода, инсоляции.
«Мы разработали алгоритмы управления. Программа определяет КПД источника, который наиболее эффективен в данный момент, и подключает его. Допустим, работал солнечный коллектор, стемнело, температура понизилась, программа понимает, что нужно подключать центральное отопление или электронагреватель, который, в свою очередь, использует накопленную солнечную энергию», — объясняет Бондарев.
«Система работала круглый год на горячую воду, зимой еще и на отопление. Жильцы стали платить в два раза меньше. Но проект оказался достаточно сложным, требовал квалифицированного обслуживания. Силами управляющей компании это было невозможно, заключать договор со сторонней организацией не стали. По имеющейся у меня информации, система сейчас не действует», — рассказывает Всеволод Скремета, сотрудник ООО «Русская приборостроительная корпорация «Системы управления», разрабатывавшего и эксплуатировавшего «умный дом» в первый год его внедрения.
Еще один их пилотный проект реализован в Челябинске в районе ЧМЗ. Это десятиэтажный жилой дом, где застройщик по собственной инициативе установил на кровле солнечные панели. Они вырабатывают электроэнергию для общедомовых нужд: освещения лестничных клеток, придомовой территории.
Многие удивляются, что в Челябинской области развивают солнечную энергетику.
«Тем не менее это работает. Мы проводили расчеты, и оказалось, что у нас всего на пять процентов меньше солнечных дней в году, чем в Германии, где солнечные батареи очень популярны», — говорит Скремета.
Проблема в окупаемости. Стоимость таких умных домов и сетей пока велика. Подключенная к дому в Копейске система окупилась бы за десять лет. Возможно, это отпугнуло жильцов от продолжения эксперимента за свой счет.
По подсчетам ученых из ЮУрГУ, при правильном проектировании система окупится за пять-шесть лет. Но дело не только в цене оборудования.
«Например, электрокотел в разы дешевле по сравнению с газовым или твердотопливным котлом. Однако у нас электроэнергия дорогая, он не окупится. Кроме того, при проектировании не всегда нужны источники максимальной мощности — самые дорогие. В нашем здании тепловой насос сделан на 30% покрытия. Его хватает на межсезонье, что-то догреть. Можно и электронагрев подключить на случай 35-градусных морозов. Их всего неделя в году», — уточняет Юрий Бондарев.
«Так или иначе — за этими системами будущее. Уже сейчас в частных домах владельцы устанавливают солнечные панели и справляются с их обслуживанием. Ничего сложного в этом нет», — заключает Скремета.