Дмитрий Калюжный - Третий путь цивилизации, или Спасет ли Россия мир?

В настоящее время многие страны переживают бум установки теплонасосов в системах отопления зданий.

Задача аккумулирования энергии остается пока технически более сложной, чем просто получение энергии. Сложность — в создании достаточно эффективных долгосрочных (месяцы), и маневренных (дни, часы) аккумуляторов. Наибольшую важность и трудность представляет создание долгосрочных аккумуляторов, от которых требуется сохранение энергии в течение нескольких месяцев для обеспечения зимнего пика потребления.

В природе широко используется водородный энергетический цикл, он, в частности, используется растениями в процессе фотосинтеза. Он перспективен и для экодома, поскольку водород как топливо удобен и для длительного хранения, и для получения из него электрической или вы-сокопотенциальной тепловой энергии. Весьма ценным свойством водорода является то, что его можно получать из воды (электролизом) и после использования его в качестве топлива он опять превращается в воду, что при правильной технологии может практически не сопровождаться загрязнением окружающей среды.

Сейчас в стадии разработки находится ряд технологий по прямому получению водорода с помощью сол

нечной энергии с использованием различных фотохимических или фотоорганических элементов, подобно тому, как это происходит в растениях при фотосинтезе. Однако преимущества водорода в качестве энергоносителя в доме столь значительны, что даже существующая схема двухступенчатого получения водорода (электролиз воды энергией, полученной от фотоэлектрических модулей) оказывается выгодной. Ключевым преимуществом является то, что водород можно длительно хранить в металлгидридных аккумуляторах, в которых он связан химически. Это делает егохранение достаточно безопасным. Технология создания металлгидридных аккумуляторов водорода развита к настоящему времени настолько, что ряд ведущих автомобильных компаний объявил о разработке предсерийных образцов водородных автомобилей. Поскольку весовые, габаритные, ценовые ограничения и критерии безопасности при размещении на автомобилях гораздо жестче, чем в домах или на участке рядом с ними, тоясно, что для применения в домах металлгидридных аккумуляторов водорода нет препятствий. Расчеты показывают, что металлгид-ридный водородный аккумулятор объемом 2—3 м^ способен с лихвой обеспечить энергопотребности одноквартирного экодома в средней полосе России на отопительный сезон.

Недавно появились сообщения о создании химических аккумуляторов водорода с использованием тонких углеродных волокон. Удельная весовая емкость по водороду у них выше, чем у металлгидридных аккумуляторов более чем на порядок. Если на их основе удастся создать приемлемую практически конструкцию, это будет прорывом в решении проблемы энергоаккумуляции.

Можно предположить следующую схему энергопотоков в экодоме, находящемся в умеренном климате. Летом при избытке солнечной энергии тепловые гелиоприем-ники, имеющие высокий КПД, работают на горячее водоснабжение, главным образом, на зарядку тепловых сезонных аккумуляторов. Фотопреобразователи избыток своей энергии направляют на пополнение запасов водорода

в металлгидридных аккумуляторах. До сих пор к летним обильным поступлениям солнечной энергии архитекторы и проектировщики относились как к неблагоприятному фактору, от которого жилище надо защищать. С точки зрения создания энергоэффективного дома это нонсенс, поскольку большие энергопоступления — это благо, задача только в том, чтобы переключить энергопотоки с нагрева дома на зарядку сезонных аккумуляторов энергии.

Ветродвигатели, имеющие зимний максимум энергоотдачи в холодный период, целесообразно использовать для работы непосредственно на потребителей или на краткосрочный электроаккумулятор. Накопленные в основном летом запасы водорода используются зимой для выработки электроэнергии, попутно образующееся при этом тепло поступает в водяной теплоакку-мулятор. При недостатке электроэнергии можно использовать водород в газовой плите для приготовления пищи. В случае потребности в тепле в холодный период его можно отбирать из водяного тепло-аккумулятора или с помощью теплонасоса из долгопериодного аккумулятора.

В некоторых случаях при выгодном месторасположении (большие ветроресурсы, солнечный климат, река с пригодными для микрогэс условиями) уже сейчас возможно получать от индивидуальных возобновляемых источников энергию, превышающую потребности дома. В этом случае излишки энергии могут быть использованы для привода сельхозмашин, питания биокультива-ционных установок, какого-либо минипроизводства, получения энергии для транспорта и т.д. При наличии локальной или большой электросети энергия может передаваться в нее за соответствующую плату. И такая практика появилась: в ряде стран существуют законы, обязывающие энергетические кампании принимать энергию у мелких производителей.

В межсезонье избыток тепловой энергии может направляться на отопление пристроенной или отдельно стоящей теплицы. Кстати, пристроенная с южной сторо

ны теплица является одним из вариантов конструктивного исполнения экодома. Кроме улавливания солнечной энергии, она может выполнять много других полезных функций в доме. Она может служить местом отдыха, игровой площадкой для детей, оранжереей и т.д.

На освещение в домах тратится 20-35% электроэнергии. В последнее время разработаны новые экономичные лампы (галогенные, натриевые и тд.). Наилучшие из них потребляют в 6—7 раз меньше энергии, чем обычные лампы накаливания. Помимо этого, свет новых ламп по спектру ближе к естественному.

Еще один возможный способ экономии — микропроцессорное управление. На рынке уже имеются датчики присутствия и местоположения человека и помещении, в некоторых экспериментальных домах уже действуют автоматические системы управления освещением. Потенциал этого метода экономии составляет десятки процентов от осветительного электропотребления.

Помещения с недостатком естественного освещения можно освещать не только с помощью окон и потолочных фонарей. Немалые энергетические преимущества дают появившиеся в последнее время различные светопроводы для естественного света с концентраторами, находящимися снаружи здания. Перечисленные и другие меры способны снизить бытовое энергопотребление в несколько раз.

В зимнее время можно не тратить электроэнергию для работы холодильника, забирая необходимый холод с улицы с помощью специального теплового регулятора. Это тоже способ экономии.

Ныне принятые стандарты бытового электрического тока: напряжение, частота — выбраны из соображений удобства построения больших распределительных сетей с крупными электростанциями в качестве источников энергии. В экодоме энергоисточники, как правило, будут генерировать постоянный ток пониженного напряжения. Его можно преобразовывать в переменный с повышением напряжения до принятого стандарта. Первоначально так и придется делать, приспосабливаясь к